基于水下超声成像分时复用数据采集系统的设计

利用压阻式水声传感器采集超声回波信号,通过行共用电源线,列共用信号线的方式将水声传感器组成成像阵列.使用MAX4617八选一高速模拟开关控制每个传感器与采集电路的通断,从而实现采集电路的分时复用功能.利用AD6655采集数据,FPGA作为模拟开关和采集电路的时序控制器,异步FIFO作为采集数据传送给EZ-USB的缓冲器,EZ-USB单片机负责任务的协调,并把数据打包上传给计算机.初步测试了传感器与采集通道的开关时延特性,以及分时采集样本与原始声信号吻合程度,实验结果证明系统能够完成水声传感阵列的实时数据采集任务.     

基于MEMS的压阻式超声传感器的设计与测试

A kind of piezoresistive ultrasonic sensor based on MEMS is proposed,which is composed of a membrane and two side beams.A simplified mathematical model has been established to analyze the mechanical properties of the sensor.On the basis of the theoretical analysis,the structural size and layout location of the piezoresistors are determined by simulation analysis.The boron-implanted piezoresistors located on membrane and side beams form a Wheatstone bridge to detect acoustic signal.The membrane-beam microstructure is fabricated integrally by MEMS manufacturing technology.Finally,this paper presents the experimental characterization of the ultrasonic sensor,validating the theoretical model used and the simulated model.The sensitivity reaches -116.2 dB(0 dB reference = 1 V/μbar,31 kHz),resonant frequency is 39.6 kHz,direction angle is 55°.     

基于硅晶圆键合工艺的MEMS电容式超声传感器设计

针对目前电容超声传感器多采用表面工艺制备,存在振膜应力大、厚度均匀性控制差且表面需要沉积分立电极而造成传感器灵敏度低、归一化位移小、频率易偏差的缺点,提出基于硅晶圆键合工艺的MEMS电容超声传感器。采用应力小、厚度均匀的SOI顶层硅作为敏感单元的一体化全振微传感薄膜,无需沉积分立电极,易于加工且频率偏差小。通过下电极的区域化定义及巧妙互联,避免了非活跃区的寄生电容。通过ANSYS及MATLAB对所设计的5种工作频率在124 kHz～484 kHz之间、满足水下成像需求的传感器结构进行性能分析,表明传感器的电容变化量为650.62 fF/Pa～10.827 fF/Pa,满足现有条件的信号检测,输出电压灵敏度可达1.700 mV/Pa。与同频率指标的传统基于牺牲工艺而制备的金属-氮化膜堆栈结构对比表明,本结构频率可预测性高,偏差仅为0.0535%;振膜变形更均匀,归一化位移提高0.0432%以上;灵敏度平均提高11.9249 dB。     

垂直纳米光栅耦合器耦合效率分析与测试

介绍了基于Sol纳米光栅耦合器的理论研究及测试方法,系统研究了光栅参数对光栅耦合效率的影响,在占空比为1:1的基础上,对不同光栅槽深作了相应的理论分析,同时,还对不同角度的入射光作了相应的研究,经过仿真在入射角为10°时,对于波长为l 550 nm的入射光其耦合效率最高.除此之外,通过在光栅表面添加增透膜使其耦合效率在...     

MEMS压阻式超声传感器阵列的设计与测试

The design,fabrication and packaging of a type of MEMS piezoresistive ultrasonic transducer array are introduced.The consistency of the resonance frequency and the sensitivity of the array are tested.Moreover,we detect the directivity and the multi-target identification ability of the array.The results of the consistency of the resonance frequency and the sensitivity show that there is a gap between the practical and theoretical results.This paper analyzes this problem in detail and points out the direction of improvement.As for the directivity,the actual result is consistent with the theoretical one.The results of multiple target distinguishing tests demonstrate that the smallest resolution angle of the array is 5.72°when the distance between the sensor array and measured objects is 2 m.     

线性调频脉冲发声系统的设计

介绍了线性调频脉冲压缩原理及一种基于脉冲压缩技术的线性调频信号发声系统,该系统包括电路系统,计算机控制程序和发射装置.电路系统使用信号发生器件、单片机及模拟开关来产生周期性线性调频信号.计算机控制程序采用微软基础类库(MFC)窗口程序,通过串口控制单片机.使用压电声音发射器发声,并做了线性调频声音发射、接收实验,对接收的信号进行了脉冲压缩.     

基于交流电桥的动态微弱电容检测电路

基于MEMS技术研制的微电容超声传感器,在超声波作用下其有效电容的变化量仅为飞法级,且变化速度非常快,检测很困难。本文提出的半桥式交流电容检测电路能把快速变化的电容信号转换为电压信号,并加载到高频正弦激励信号中,再通过放大、解调、滤波得出电容变化量。该电路能很好地抑制寄生电容的影响,有良好的线性和稳定性,在200kHz的超声波作用下灵敏度可以达到2.8mV/fF,基本满足对超声传感器电容变化量的检测。     

MEMS压阻超声传感器的设计与优化

提出了一种新的压阻式超声传感器结构,该结构由主振梁和微传感梁组成,在声压的作用下,主振梁振动从而带动微传感梁的振动.通过有限元软件Ansys仿真分析该结构的灵敏度,并与悬臂梁结构压阻式声传感器相比,结果表明灵敏度有了一定的提高.为了实现结构的优化,仿真了结构的尺寸与共振频率的关系,对相同共振频率的结构进行了静力分析,计算并对比了不同尺寸结构的灵敏度,从而得到灵敏度最高的结构,实现了结构的优化.