硅超声成像传感器的优化设计及其关键微加工技术研究

基于MEMS的线阵和面阵硅超声成像传感器研究的进展，使其优化设计成为该领域国际学术前沿的一个热点。超声成像传感器通常工作在基频，可称为"单模工作模式"，近年来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"，但仍存在带宽和谐波能量不足等限制，特别是它们并没有涉及到对传感器本身行为的优化。本项目提出通过对传感器的微结构及所用材料的先验设计来优化其行为，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，还使这两个共振峰适当交叉形成更宽的带宽和更大的动态范围，以提高声发射功率和声接受灵敏度。同时完成传感器行为的计算机模拟、相关的关键微加工技术研究，和实验验证。这个优化的"双模工作模式"的理论和方法对于使设计从经验提升到理论，发展高品质传感器以实现高清晰实时平面和立体成像具有重大科学意义和应用价值。