压电微机械超声波换能器及超声探测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种压电微机械超声波换能器及超声探测系统，该压电微机械超声波换能器包括PMUT单元和挡板，其中，PMUT单元包括形成于衬底上的至少用于发射和接收超声波的PMUT阵元，挡板覆盖于部分PMUT阵元发射超声波的一侧发射方向上。该压电微机械超声波换能器在部分PMUT阵元发射超声波的一侧发射方向上设置挡板，使部分有挡板的PMUT阵元只能在无挡板的一侧发射方向上发射或接收超声波，无挡板的PMUT阵元可同时在其两侧发射方向上发射或接收超声波。本发明专利技术采用这种单侧探测和双侧探测相结合的方式，在增大PMUT器件的探测范围的同时，通过对比单侧探测的回波信号与双侧探测的回波信号，可准确判断出目标物所在的方位，提高探测精度和探测效率。高探测精度和探测效率。高探测精度和探测效率。

【技术实现步骤摘要】
压电微机械超声波换能器及超声探测系统


[0001]本专利技术是关于超声探测
，特别是关于一种压电微机械超声波换能器及超声探测系统。

技术介绍

[0002]超声波传感技术因其灵敏度高、功耗低、成本低、不受被测物体颜色或透明度的影响，可在黑暗环境中使用等诸多优点，在智能传感领域的应用价值突出。与传统的块状压电陶瓷超声换能器相比，压电微机械超声波换能器(PMUT)得益于微机械加工技术的迅速发展，具备体积小，且制备工艺与互补金属氧化物半导体的工艺兼容，易于超声传感系统的微型化等优点受到广泛的应用。目前，基于PMUT的检测多是用阵列波束合成技术单向检测，或以空间占用为代价用多个阵元组合以及使用电机控制PMUT移动旋转来增大探测范围。所以，在不增大PMUT器件体积的前提下，提高PMUT器件在空中的探测范围是一项亟需解决的问题。
[0003]现有技术中，Przybyla R J等人提出了一种片上三维超声波测距仪，利用超声波3D测距仪的背腔面发射超声波，通过接收波束合成技术可在
±
45
°
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压电微机械超声波换能器，其特征在于，包括：PMUT单元，所述PMUT单元包括形成于衬底上的至少用于发射和接收超声波的PMUT阵元；和挡板，所述挡板覆盖于部分所述PMUT阵元发射超声波的一侧发射方向上。2.如权利要求1所述的压电微机械超声波换能器，其特征在于，所述PMUT阵元包括形成于所述衬底上的腔体以及覆盖于所述腔体上方的振膜，所述振膜包括依次层叠设置的支撑层、下电极、压电层和上电极。3.如权利要求2所述的压电微机械超声波换能器，其特征在于，所述下电极的材料为钼、金、铂、铝或锡中的一种。4.如权利要求2所述的压电微机械超声波换能器，其特征在于，所述上电极的材料为金、钼、铂、铝或锡中的一种。5.如权利要求2所述的压电微机械超声波换能器，其特征在于，所述压电层的材料为掺钪的氮化铝、氮化铝、氧化锌或锆钛酸铅压电陶瓷。6.如权利要求2所述的压电微机械超声波换能器，其特征在于，所述支撑层包括层叠设置的第一支撑层和第二支撑层，所述第一支撑层的材料为氧化硅，所述第二支撑层的材料为硅。7.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：商文玲，李加东，苗斌，王丹芮，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：