图书介绍

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电容式微机械超声换能器工作机理与应用基础
  • 王红亮著 著
  • 出版社： 北京：科学出版社
  • ISBN：9787030566416
  • 出版时间：2018
  • 标注页数：206页
  • 文件大小：26MB
  • 文件页数：215页
  • 主题词：超声波传感器－研究

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图书目录

第1章 绪论1

1.1超声波及其应用1

1.2超声成像系统与超声换能器3

1.3微机械超声换能器及其研究进展5

1.3.1 PMUT及其研究进展5

1.3.2 CMUT及其研究进展15

1.4超声成像方法概述28

1.5本书主要内容31

参考文献32

第2章 CMUT工作原理与理论基础45

2.1 CMUT组成结构及工作原理45

2.2 CMUT理论基础47

2.2.1 CMUT薄膜振动理论47

2.2.2平板电容模型51

2.2.3辐射阻抗54

2.2.4集中参数系统模型55

2.3本章小结59

参考文献60

第3章 CMUT建模与特性分析61

3.1概述61

3.2 CMUT微元特性分析模型62

3.2.1小信号等效电路模型62

3.2.2有限元分析模型63

3.2.3状态方程-Simulink模型65

3.3 CMUT特性分析模型69

3.3.1 CMUT分析模型69

3.3.2互辐射阻抗70

3.4 CMUT微元的有限元分析72

3.4.1静态分析72

3.4.2模态分析73

3.4.3谐响应分析75

3.5 CMUT微元的发射特性分析75

3.5.1塌陷现象分析76

3.5.2 VAC较小时发射特性分析76

3.5.3 VAC较大时发射特性分析81

3.5.4 VDC=0时发射特性分析84

3.5.5交流信号周期个数对发射特性的影响分析86

3.5.6 CMUT微元发射特性分析总结90

3.6 CMUT微元的接收特性分析91

3.7 CMUT特性分析95

3.8本章小结97

参考文献98

第4章 CMUT阵列设计基础及其指向性分析99

4.1概述99

4.2指向性函数100

4.2.1指向性函数的定义100

4.2.2几种常见的简单换能器阵的指向性函数101

4.2.3几种常见的复合换能器阵的指向性函数102

4.3阵列设计参数对其指向性影响的直观分析105

4.3.1阵元大小对阵列指向性的影响106

4.3.2阵元数目对阵列指向性的影响107

4.3.3阵元间距对阵列指向性的影响107

4.3.4中心频率对阵列指向性的影响108

4.4阵列指向性参量的分析与设计参数的选择109

4.4.1主瓣、栅瓣与旁瓣的位置109

4.4.2主瓣宽度及其影响因素110

4.4.3消除栅瓣的条件112

4.4.4旁瓣级及其影响因素115

4.4.5 CMUT阵列设计参数的选择116

4.5 CMUT和CMUT阵列的指向性分析117

4.5.1 CMUT微元与CMUT的指向性分析120

4.5.2一维CMUT线阵的指向性分析121

4.5.3二维CMUT面阵的指向性分析123

4.6旁瓣抑制方法126

4.6.1常见的窗函数加权法126

4.6.2 Dolph-ChebyChev加权法127

4.6.3 CMUT线阵旁瓣抑制效果与分析128

4.6.4 CMUT面阵旁瓣抑制效果与分析129

4.7本章小结130

参考文献131

第5章 CMUT及其阵列的声场特性分析132

5.1线性声学波动方程132

5.2基于瑞利-索末菲积分的声场计算方法133

5.2.1瑞利-索末菲积分公式133

5.2.2近场特性与近场长度135

5.2.3利用瑞利-索末菲积分公式计算CMUT及其阵列的声场137

5.3基于角谱原理的声场计算方法142

5.3.1角谱原理142

5.3.2利用角谱原理计算CMUT及其阵列的声场143

5.4基于空间冲激响应的声场计算方法146

5.4.1基于空间冲激响应的声场模型146

5.4.2利用空间冲激响应分析CMUT及其阵列的声场特性148

5.4.3 CMUT阵列设计参数对脉冲回波响应的影响151

5.5本章小结153

参考文献153

第6章 基于CMUT阵列的超声成像方法研究155

6.1超声成像方法155

6.1.1相控子阵成像方法155

6.1.2有效孔径与子阵划分157

6.1.3一维线阵的子阵划分与有效孔径158

6.1.4二维面阵的子阵划分与有效孔径161

6.1.5超声图像形成过程170

6.2 CMUT阵列的成像效果分析170

6.3本章小结173

参考文献173

第7章 CMUT及其阵列的性能测试与分析174

7.1概述174

7.2测试系统建立175

7.3测试结果与分析177

7.3.1小信号条件下CMUT发射性能测试与分析177

7.3.2大信号条件下CMUT发射性能测试与分析180

7.3.3 VDC=0时CMUT发射性能测试与分析181

7.3.4 CMUT接收性能测试与分析183

7.4本章小结184

参考文献185

第8章 总结与展望186

附录 符号说明188

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