cMUT阵元的声学分析与环形扫描成像

• 作者: 高鹏飞 何常德 张彦军 张文栋 王红亮 任勇峰 党荣 李一凡 王子渊 孟亚楠 沈姝君
• 来源期刊: 应用声学
• 学科: 工学
• 关键词: 电容式微机械超声换能器 声场 指向性 轴向声压 环形扫描成像
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 研究报告|Research Articles
• 页码范围: 293-300
• 页数: 8页
• 分类号: TB552|TB559
• 语种: 中文
• DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2022.02.016

摘要

电容式微机械超声换能器(cMUT)具有宽带宽、灵敏度高、机械阻抗低和与电子电路集成制造等优点.由于超声换能器声场设计的好坏决定了成像质量的优劣,为了明确阵元参数与辐射声场的关系,该文对不同的阵元参数进行了计算仿真.与压电陶瓷超声换能器的结构不同,cMUT阵元是由多个电容单元(cell)并联构成.因此分析了cell的半径、cell数量、间距、振动频率等阵元参数与辐射声场分布、远近场分界点、辐射声压、指向性的关系,并进行了声轴声压与指向性实验测试验证.理论与实验测试结果基本一致.通过仿真计算,选用一种已制备的指向性强、发射性能好的cMUT单阵元器件对鸡骨进行了环形扫描和成像,实现了对生物体组织横截面的超声CT成像,验证了所制备的cMUT器件的可用性.此研究对工业与医学成像领域具有重要的参考价值.