Kapazitiver mikromechanischer Ultraschallwandler - CMUTs

(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers)

cmut-web

 

Mitarbeiter / Kontakt:

Dipl. Ing. (FH), Christoph Fischer

 

Projektbeschreibung:

Entwicklung von Struktur- und Membran-Ätzprozessen für die Herstellung von kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandlern (CMUTs). 

cmut-gehause

CMUT mit 3D gedrucktem Gehäuse

 

 Vorteile CMUTs:

  • kurze Einschwing-/Ausschwingzeit
  • günstige Herstellung
  • geringe Fertigunstoleranzen - sehr gute Reproduzierbarkeit
  • mögliche integration der Steuer- und Auswerteelektronik auf dem Chip
  • Einsatz bei hohen Temperaturen
  • bleifrei
  • keine akustische Anpassschicht
  • sehr breitbandig
  • minimalste Frequenz- und Amplitudenverschiebung durch Temperatur

 

Kurze Ein-/Ausschwingzeit der CMUTs

aktive Signalsteuerrung

Die kurzen Ausschwingzeiten der CMUTs lassen sich durch aktive Signalsteuerung weiter optimieren. Durch die geringe Masse der Membran sind Amplituden- und Phasenmodulation leicht möglich. Die Breitbandigkeit der CMUTs ermöglicht die Frequenzmodulaton mit geringen Amplitudenschwankungen

 

akustische anpassschichtKeine akustische Anpassschicht

 Die akustische Anpassschicht erhöht die Übertragung an Schallenergie in Luft ca. um den Faktor 3. Dabei reduziert sich die Bandbreite des Wandlers stark.

CMUTs benötigen keine akustische Anpassschicht.

 

 

Anwendungen:

  • Ultraschalldurchflussmessung
  • Echolot, Sonar, Abstandsmessung
  • Materialprüfung
  • Bewegungssensor
  • Ultraschall Dichtemessung

 

Charakterisierung und Schwingungsanalyse mit dem PSV-400 Laservibrometer:

Anregung des CMUT mit einem Burst-Chirp Signal (0-600kHz).

 

  • Eigenfrequenz: 320kHz.
  • Fläche (eine Membran): ca. 1mm².
  • Anzahl Messpunkte: 140.000
  • Daten: 12 GB

 

cmut-320kHz2 140000Messpunkte2 700x425

 

Anregung des CMUT mit einem Burst-Chirp Signal (200-600kHz).

 

  • Resonanzfrequenz: 509 kHz.
  • Fläche: ca. 7 mm².
  • Anzahl Messpunkte: 100.000
  • Daten: 8GB

 

cmut-320kHz rot zwei 509kHz2 frequenz ohneVideo 700x425

 

 

 

 

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