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公开(公告)号：CN110944274B
公开(公告)日：2020-12-18
申请号：CN201911140181.7
申请日：2019-11-20
Applicant: 武汉大学
Abstract: 本发明涉及传感器技术，尤其涉及一种基于Piston‑mode的带质量负载可调谐MEMS压电声换能器，包括MEMS压电声换能器和质量负载；质量负载设置于MEMS压电声换能器上并与MEMS压电声换能器的表面接触连接；质量负载或设置于MEMS压电声换能器的上表面，或设置于MEMS压电声换能器的下表面，或MEMS压电声换能器的上、下表面均设置质量负载。质量负载可将MEMS压电超声换能器的振动形式变为Piston‑mode，在该模式下，MEMS压电声换能器在振动时可以推动更多的空气，产生更大的声压。质量负载的加入会导致声换能器的谐振频率的改变，可以通过调节质量负载的结构、材料等参数调节声换能器的谐振频率。该换能器用于发射声波时，能提高电声能量转换效率；用于接收声波时，能提高换能器的灵敏度。
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公开(公告)号：CN111314829B
公开(公告)日：2021-04-02
申请号：CN201911154366.3
申请日：2019-11-22
Applicant: 武汉大学
IPC: H04R19/00
Abstract: 本发明属于MEMS超声换能器技术，具体涉及一种具有声管的MEMS压电超声换能器，包括MEMS压电超声换能器和内部为腔体结构的硅衬底形成的至少1个声管，每个声管包括至少3个声波导管，且CSOI晶片上沉积压电叠层后通过刻蚀和底部打磨形成的第一声波导管、第三声波导管与Si晶片上通过刻蚀形成的第二声波导管键合。声管可以将MEMS压电超声换能器背部产生的声波传导至MEMS压电超声换能器顶部，由于声管的扩音作用，从声管传出的声波得以增强。同时，由声管传出的MEMS压电超声换能器背部产生的声波可以与顶部产生的声波叠加传输，进一步增强超声换能器产生的声波强度。该换能器能够增强MEMS超声换能器产生的声波强度，提升MEMS压电超声换能器能量转换效率。
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公开(公告)号：CN111314829A
公开(公告)日：2020-06-19
申请号：CN201911154366.3
申请日：2019-11-22
Applicant: 武汉大学
IPC: H04R19/00
Abstract: 本发明属于MEMS超声换能器技术，具体涉及一种具有声管的MEMS压电超声换能器，包括MEMS压电超声换能器和内部为腔体结构的硅衬底形成的至少1个声管，每个声管包括至少3个声波导管，且CSOI晶片上沉积压电叠层后通过刻蚀和底部打磨形成的第一声波导管、第三声波导管与Si晶片上通过刻蚀形成的第二声波导管键合。声管可以将MEMS压电超声换能器背部产生的声波传导至MEMS压电超声换能器顶部，由于声管的扩音作用，从声管传出的声波得以增强。同时，由声管传出的MEMS压电超声换能器背部产生的声波可以与顶部产生的声波叠加传输，进一步增强超声换能器产生的声波强度。该换能器能够增强MEMS超声换能器产生的声波强度，提升MEMS压电超声换能器能量转换效率。
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公开(公告)号：CN112718437A
公开(公告)日：2021-04-30
申请号：CN202011485094.8
申请日：2020-12-16
Applicant: 武汉大学
IPC: B06B1/06
Abstract: 本发明公开了一种基于多振膜耦合的压电微机械超声换能器。该MEMS压电微机械超声换能器包括沉积于衬底上面的膜片以及活塞振膜。所述活塞振膜可替代MEMS压电微机械超声换能器的压电振膜，将振动模式从传统的高斯模态转换为活塞模式。工作在活塞模式下，换能器可以推动更多的空气，提高输出功率。活塞振膜可以改变换能器的刚度和质量，从而实现频率的调节。此外，通过引入活塞振膜，换能器可以同时工作在多种模态下，并且通过活塞振膜与MEMS压电微机械超声换能器压电膜片之间的互辐射作用，极大地提升了换能器的带宽。
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公开(公告)号：CN111337119A
公开(公告)日：2020-06-26
申请号：CN202010027154.5
申请日：2020-01-10
Applicant: 武汉大学
IPC: G01H11/08
Abstract: 本发明公开了一种高灵敏度的振动传感器，包括具有空腔的衬底和多个压电悬臂梁，空腔的底面中心设置有固定柱，多个悬臂梁围成信号接收区域，通过固定柱固定在衬底上方；压电悬臂梁包括固定端和自由端，自由端的宽度大于固定端，固定端固定在固定柱上，自由端悬置于空腔上方，且相邻的压电悬臂梁之间设置有间隙；该传感器还包括带有凹槽的封帽，封帽的槽沿与压电悬臂梁的自由端相连接。凹槽的截面可为任意形状，优选底面与侧壁夹角大于90°的梯形。本发明通过封帽将振动信号产生载荷集中在压电悬臂梁自由端，会使压电悬臂梁受到的弯矩更大，压电悬臂梁的挠曲程度更大，且夹角大于90°时能够产生较大的横向载荷，有效提高振动传感器的灵敏度。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN112718437B
公开(公告)日：2022-01-14
申请号：CN202011485094.8
申请日：2020-12-16
Applicant: 武汉大学
IPC: B06B1/06
Abstract: 本发明公开了一种基于多振膜耦合的压电微机械超声换能器。该MEMS压电微机械超声换能器包括沉积于衬底上面的膜片以及活塞振膜。所述活塞振膜可替代MEMS压电微机械超声换能器的压电振膜，将振动模式从传统的高斯模态转换为活塞模式。工作在活塞模式下，换能器可以推动更多的空气，提高输出功率。活塞振膜可以改变换能器的刚度和质量，从而实现频率的调节。此外，通过引入活塞振膜，换能器可以同时工作在多种模态下，并且通过活塞振膜与MEMS压电微机械超声换能器压电膜片之间的互辐射作用，极大地提升了换能器的带宽。
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公开(公告)号：CN111054615B
公开(公告)日：2021-02-02
申请号：CN201911156019.4
申请日：2019-11-22
Applicant: 武汉大学
IPC: B06B1/06
Abstract: 本发明涉及MEMS超声换能器技术，具体涉及一种具有喇叭结构的MEMS压电超声换能器，包括MEMS压电超声换能器和喇叭形状的硅结构；喇叭形状的硅结构键合于MEMS压电超声换能器上表面或下表面，喇叭形状的硅结构内的腔体至少形成1个声波导管，每个声波导管包括至少2级阶梯，每级阶梯包括一阶梯声管，且每一阶梯声管截面积逐渐增大形成喇叭形状腔体。喇叭形状腔体不仅可将MEMS压电超声换能器产生的声波放大，还能将MEMS压电超声换能器背部产生的声波传导至MEMS压电超声换能器顶部，与MEMS压电超声换能器顶部产生的声波叠加传输，进一步增加超声换能器产生的声波强度。该装置能增强MEMS超声换能器产生声波的强度，提升MEMS压电超声换能器能量转换效率。
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公开(公告)号：CN111880183A
公开(公告)日：2020-11-03
申请号：CN202010737749.X
申请日：2020-07-28
Applicant: 武汉大学
Abstract: 本发明涉及超声换能器测距技术，具体涉及一种多工作模式的超声换能器测距系统，包括换能器阵列模块，与换能器阵列模块连接的选择器/开关模块，分别与选择器/开关模块连接的三种工作模式模块和处理器模块，与处理器模块连接的外设模块，处理器模块与三种工作模式模块连接。该系统将ToF模式、单频相位模式和多频相位模式这三种工作模式通过选择器/开关模块联合起来，集成于一个超声换能器测距系统中，利用三种不同工作模式的优势来补偿三种不同工作模式的劣势，在扩大测距有效范围的同时，消除了近场最小距离的盲区限制，提升了超声换能器测距系统的测距范围和精度。
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公开(公告)号：CN110944274A
公开(公告)日：2020-03-31
申请号：CN201911140181.7
申请日：2019-11-20
Applicant: 武汉大学
Abstract: 本发明涉及传感器技术，尤其涉及一种基于Piston-mode的带质量负载可调谐MEMS压电声换能器，包括MEMS压电声换能器和质量负载；质量负载设置于MEMS压电声换能器上并与MEMS压电声换能器的表面接触连接；质量负载或设置于MEMS压电声换能器的上表面，或设置于MEMS压电声换能器的下表面，或MEMS压电声换能器的上、下表面均设置质量负载。质量负载可将MEMS压电超声换能器的振动形式变为Piston-mode，在该模式下，MEMS压电声换能器在振动时可以推动更多的空气，产生更大的声压。质量负载的加入会导致声换能器的谐振频率的改变，可以通过调节质量负载的结构、材料等参数调节声换能器的谐振频率。该换能器用于发射声波时，能提高电声能量转换效率；用于接收声波时，能提高换能器的灵敏度。
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公开(公告)号：CN110412994A
公开(公告)日：2019-11-05
申请号：CN201910670560.0
申请日：2019-07-24
Applicant: 武汉大学
Abstract: 本发明公开了一种微型水下机器人运载水听器自主编队系统及控制方法，该系统包括：一个或多个基站，用于作为位置基准，并在基站上设置超声波发射器；多个作为阵列队长的微型水下机器人运载水听器，简称队长，并在队长上设置超声波发射器和超声波接收器；多个作为阵列队员的微型水下机器人运载水听器，简称队员，并在队员上设置超声波接收器；利用微型水下机器人运载水听器，通过设置特定频率间隔，发射或接收不同的超声波频率信号以实现自主编队，形成阵列。本发明能实现微型水下机器人运载水听器自主编队，有助于提高规模化管理效率和实现功能多样化，解决传统固定式水听器阵列自由度低的缺点。
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