双模静电超声传感器
专利汇可以提供双模静电超声传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种双模静电超声 传感器 ，也称为双模电容超声传感器。它是由许多子传感器在同一平面上排列构成的阵列。子传感器具有典型的膜片－气隙结构，其振动膜片作为活动 电极 板， 背板 作为固定电极板，构成电容器。其特征是子传感器的振动模片、 侧壁 和背板围成一个密闭腔体，密闭腔体内填充有气体。它可以是常规 机械加工 的，也可以是微加工的。本实用新型可以有效工作在两个共振 频率 ，具有两个工作模式。较之现有的单模式传感器，双模静电超声传感器可形成更宽的带宽，更大的动态范围，更高的声发射功率 和声 接受灵敏度。这种传感器可应用于 机器人 定位 、导航，液面 位置 和涂层厚度测量， 无损检测 、 水 声和 生物 医学超声成像。，下面是双模静电超声传感器专利的具体信息内容。
所属技术领域
本实用新型涉及传感器技术领域的一种静电超声传感器。静电超声传感器也常称为电容 超声传感器。它可以是常规精密机械加工的，也可以是微加工的。
背景技术
所有这些结构形式的超声传感器都只有一个可以利用的共振频率，即基频，传感器就工 作在这个共振频率范围，因而仅有一个工作模式。近十多年来发展的微加工的线阵和面阵硅 超声成像传感器仍然是如此，工作在基频，可称为“单模工作模式”。近年来，又先后发展了 在基频发射声波，二次谐波的能量成像的“谐波成像模式”，和在基频的2/3处发射、4/3处 接收的“准优化模式”，但由于仅有一个有效的基频，因而对于超声成像来说，仍然受到带宽 和谐波能量不足的限制。
发明内容
本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提出一种具有两个可以有效利用 的主共振频率的双模静电超声传感器。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：
本实用新型由各子传感器在同一平面上排列成子传感器阵列。
本实用新型的结构特点是所述子传感器是以振动膜片、侧壁和背板构成密闭腔体，密闭 腔体内填充有气体。
与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：
1、本实用新型通过将气隙密封，并在其内充填气体，使得传感器除具有振动膜片本身的 固有振动频率外，还因受到密封在下方腔体中的气体的一个气垫似作用(它相当一个空气弹 簧支撑)获得一个更低的共振频率，同时这两个共振会有耦合。静电超声传感器因此而具有 了两个工作模式，可以有效工作在两个共振频率，这样，可以使气隙空气的气垫式共振成为 基频发射声波，膜片作板的一阶弯曲共振成为次共振接收声波来成像。这比现有的单模式传 感器在它仅有的一个工作频率上又做发射器又作为接收器是重大改进。
2、本实用新型可以通过对气隙-膜片的结构和尺寸的设计，以及选用不同的填充气体来 调节这两个共振峰的位置，使这两个共振峰适当重叠，从而又能与膜片本身的共振产生耦合， 形成更宽的带宽，更大的动态范围，和更大的功率输出，极大的改进了传感器的机电声性能， 以提高声发射功率和声接受灵敏度，从而为实现高清晰的实时平面和立体成像提供保证。
3、本实用新型对于超声检测技术，如机器人定位、测距、导航，液面位置和涂层厚度测 量，电子封装的无损检测(NDE)，水声和生物医学超声成像，具有特别重要的意义。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型静电超声传感器的子传感器排列结构示意图。图中：1.子传感器。
图2是本实用新型静电超声传感器的子传感器结构示意图。图中：2.振动膜片；3.侧壁； 4.背板；5.密闭腔体；6.金属电极。该图也选作“摘要附图”。
具体实施方式
相邻排的子传感器可以错开以致它们排列得更紧密，使得有效的振动膜片的总面积对于 总的传感器表面积之比可最大，从而提高超声发射和接收的效率。
参见图2，与已有技术不同的是，本实施例中，子传感器是以振动模片2、侧壁3和背板 4构成密闭腔体5，密闭腔体5内填充有气体，具体填充气体为空气或惰性气体。
具体实施中，密闭腔体5可以是长方体、圆柱体、倒金字塔、六方体等形状。气隙的典 型横向尺寸是几十到几百微米，厚度在亚微米(即几百纳米)到几百微米之间。振动膜片2 可以选用氮化硅、聚合物等材料，典型厚度在亚微米到十几微米之间，其外侧镀有金属，用 作电极6，厚度为几十纳米，可以用金、铝或其它材料。侧壁3可用氧化硅材料。背板4作 为固定电极，可以用高掺杂的硅材料、其它半导体材料或金属。
这样，静电超声传感器是由很多子传感器组成，如同许多规整排列的微型鼓构成的鼓阵， 每个微型鼓都工作为一个子传感器，所有这些子传感器相互间电学并联，或分组并联构成一 维线阵或二维面阵，典型如0.5厘米×0.5厘米或1厘米×1厘米的面积的超声成像传感器。 从电学上看每个子传感器如同一个电容器，在作为活动电极的膜片和作为固定电极的背板之 间施加有偏置电压。这样，基于静电原理，当传感器受到交变电压激励时就会发射声波，反 之，它受到声压作用，就会产生电信号输出，就检测出超声。这种结构和尺寸的传感器可用 作在几万赫兹到几百兆赫兹频率范围的超声发生器和超声检测器。
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