設(shè)備故障診斷系統(tǒng)資訊：電容式 MEMS 超聲波換能器使用聚合物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅材料

電容式MEMS超聲換能器采用聚合物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅材料；

據(jù)麥姆斯咨詢相關(guān)報(bào)道，為了使醫(yī)療保險(xiǎn)市場(chǎng)上超聲波換能器更便宜，英屬（不列顛）哥倫比亞大學(xué)（University of British Columbia，簡(jiǎn)稱UBC）的研究工作人員管理已經(jīng)可以利用網(wǎng)絡(luò)聚合物作為代替中國(guó)傳統(tǒng)的硅材料，設(shè)計(jì)發(fā)展出了一個(gè)電容開(kāi)始式微以及機(jī)械使用超聲波檢測(cè)換能器（capacitive micromachined ultrasound transducers，以下問(wèn)題簡(jiǎn)稱CMUT，亦稱電容式MEMS超聲波由于換能器）。無(wú)線振動(dòng)傳感器基于無(wú)線技術(shù)的機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)，具有振動(dòng)測(cè)量及溫度測(cè)量功能，操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)指示狀態(tài)報(bào)警。應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備狀態(tài)管理及監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)；適合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)人員監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，保證設(shè)備正常可靠運(yùn)行。設(shè)備故障診斷系統(tǒng)具有緩變信號(hào)（如溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、流量等）與動(dòng)態(tài)信號(hào)（如振動(dòng)信號(hào)）的數(shù)據(jù)融合處理功能；具有黑匣子記錄功能；系統(tǒng)滿足車輛振動(dòng)沖擊環(huán)境下的使用要求。一體化振動(dòng)變送器將壓電傳感器和精密測(cè)量電路集成在一起，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)“傳感器+信號(hào)調(diào)理器”和“傳感器+監(jiān)測(cè)儀表”模式的振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的功能；適合構(gòu)建經(jīng)濟(jì)型高精度振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。

發(fā)表在《微系統(tǒng)與納米工程》雜志上的一篇題為“基于聚合物的醫(yī)學(xué)成像微通信傳輸發(fā)射機(jī)的制造和測(cè)試”的論文詳細(xì)討論了這項(xiàng)研究。 在這篇論文中，研究人員描述了如何使用更經(jīng)濟(jì)的材料，如SU 8光聚合物和omnicoat，而不是硅來(lái)制造薄而靈敏的超聲波換能器陣列。

圖 A 是安裝在 PCB 上的由64個(gè)多聚 CMUT 陣列組成的線性陣列，圖 B 是間隔550米的由6個(gè)多聚 CMUT 陣列組成的線性陣列。圖 C 中的 CMUT 單元顯示了頂電極和底腔的互連

只需要六個(gè)步驟，預(yù)計(jì)單位成本不到100美元。研究人員制造了微米級(jí)生物相容的聚對(duì)二甲苯密封聚合物CMUT(以下簡(jiǎn)稱聚CMUT)。該器件是由64排CMUT單元組成的線陣，每排包含4個(gè)75 CMUT單元(即塑料MEMS)，每個(gè)陣元的間距為550m。線性陣列使研究人員能夠使用波束形成技術(shù)精確的超聲成像實(shí)驗(yàn)。

制造企業(yè)這些poly－CMUT的關(guān)鍵問(wèn)題在于將金屬材料電極封裝在一個(gè)薄膜內(nèi)部管理而非頂部，可實(shí)現(xiàn)與多晶硅或氮化硅制造的傳統(tǒng)CMUT相近的薄堆棧和低工作提供電壓。研究技術(shù)人員在論文中報(bào)告，poly－CMUT可以被預(yù)偏置，從而在信息接收中作為無(wú)源器件系統(tǒng)運(yùn)行，并在使用超聲波信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)期間發(fā)展具有低激勵(lì)以及電壓（即在10V直流電信號(hào)上疊加12V交流活動(dòng)電信號(hào)）。

本研究的另一個(gè)有趣的方面是，*大工藝溫度不超過(guò)150 ℃，這意味著這些聚CMUT可以直接在硅基電子器件（如波束形成器和Tx Rx開(kāi)關(guān)）上制造。 研究人員預(yù)計(jì)，這種超聲波收發(fā)器可以集成到一個(gè)舒適的可穿戴健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的柔性基板中。

合著者羅伯特 · 羅林(Robert Rohling)是英國(guó)不列顛哥倫比亞大學(xué)電子和計(jì)算機(jī)工程學(xué)教授，他評(píng)論說(shuō): “有了這項(xiàng)技術(shù)，你可以縮小這些傳感器，并用它們來(lái)檢查你的動(dòng)脈和靜脈?！薄? .你也可以把它們貼在胸口，在日常生活中不斷監(jiān)測(cè)你的心臟。這項(xiàng)技術(shù)開(kāi)辟了許多不同的可能性。