一、压电微传声器的有限元分析（论文文献综述）
王月[1]（2021）在《电容式微机械超声换能器面阵器件设计与制备方法研究》文中研究说明随着超声医学检测技术的发展,实时三维超声成像技术成为医学超声成像的新趋势。由于二维超声成像技术只能够得到平面图像,无法显示生物组织的立体结构,不能实时确定生物组织的状态,而实时三维超声成像可以全面立体地反应生物组织的分布,有利于辨别复杂的生物组织,能够得到更多有价值的信息。二维面阵超声换能器是实时三维超声成像的核心部件,研制二维面阵换能器具有实用价值与意义。本文设计并制作了一种用于三维超声成像的电容式微机械超声换能器（Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer,CMUT）二维面阵,利用有限元仿真软件COMSOL Mutiphysic建立了CMUT单元模型,得到了CMUT单元的关键参数,根据得到的CMUT单元参数结合声束指向性分析,设计了16×16阵元的CMUT二维面阵,并利用Si-SOI键合技术完成CMUT二维面阵的制作。同时,提出运用硅通孔（Through Silicon Vias,TSV）互连技术进行CMUT二维面阵内部上电极的引出,为后续CMUT二维面阵研究奠定基础。具体研究内容如下:（1）首先确定CMUT单元基本结构,对CMUT工作原理进行分析,然后对CMUT薄膜振动进行理论推导与分析,得到CMUT的共振频率与薄膜尺寸的关系、振动薄膜的变形与空腔高度的关系以及塌陷电压与空腔高度的关系,确定CMUT单元的结构尺寸与性能参数。（2）运用COMSOL有限元仿真软件对CMUT单元进行模态分析、静态分析和机电耦合分析,得到CMUT的仿真分析结果与理论计算结果基本吻合。并运用MATLAB软件根据面阵指向性函数绘制CMUT二维面阵指向性与阵元数目、阵元间距和阵元大小的关系,最终设计了中心频率1MHz的16×16阵元、阵元间距0.7λ的CMUT二维面阵。（3）设计了基于Si-SOI键合工艺制备CMUT二维面阵的掩膜版图和工艺流程,并完成了CMUT二维面阵工艺加工、封装和性能测试。首先,对CMUT单元进行C-V测试、振动测试和一致性测试,得到CMUT二维面阵平均电容为26.3pF,标准差为4.27pF;然后,对CMUT二维面阵进行发射性能测试和接收性能测试,验证了其具有良好的收发性能;最后,对CMUT进行带宽测试,测得其-6dB相对带宽为85.7%,具有宽频带的优点,可以满足高分辨率成像。（4）针对CMUT二维面阵内部上电极引线困难的问题,提出运用硅通孔（Through Silicon Vias,TSV）互连技术将CMUT二维面阵上电极引至器件背面,然后通过凸点倒装芯片键合技术封装到PCB上。本文设计了一种用于CMUT二维面阵的无电镀硅通孔金属互连制备方法,并完成了加工和测试,通过试验验证了该方法的可行性。
陈龙虎[2]（2021）在《复合式穿孔管消声器及其噪声控制研究》文中进行了进一步梳理高效、稳定、持续的吸收和削减宽频带、高分贝的复合谱噪声是提高车辆驾乘舒适性的重要环节。穿孔管消声器结构能够有效地抑制中高频噪声,而膜结构消声器可以消除低频噪声,结合二者的优点,提出了一种复合式穿孔管消声器结构,通过理论计算、有限元分析与实验测试相结合的方式验证复合消声器结构对复合谱噪声的抑制效果。本文主要研究内容如下:首先基于Python多元线性回归算法和共振吸声效应设计了一种模块化串并联耦合穿孔管消声器,运用Ansys Workbench软件分析了结构在常温无流与流-热-固三相耦合状态下的模态响应,避免了由管路振动引发的系统共振。声学仿真结果表明:消声器在470～4500Hz范围内的消声量均大于20d B,有效地抑制了中高频噪声。为了抑制管道内低频复合谱噪声,设计了穿孔管结构与柔性薄膜结合的复合式穿孔管消声器。Comsol声固耦合分析表明:消声器结构在40～941Hz频率范围的传递损失幅值均达到了20d B;管内声波和薄膜谐振系统的耦合强度越高,薄膜的振动响应越剧烈,传递至下游管道的声能量越少;传递损失峰值频率与薄膜固有频率相同,此时的薄膜振动位移最大;仿真与实验证明了柔性薄膜的声致运动对消声频率具有调谐作用。为了实现噪声的自适应控制,设计了一种压电薄膜与穿孔管结构结合的消声器。有限元分析结果表明:基于逆压电效应的压电片可以有效地抑制或增强膜的振动响应,改变反共振点位置;当驱动电压由0V增加到300V时,第一消声峰值频率向高频偏移95Hz,第二消声峰向高频移动135Hz。当噪声频率发生变化时,可通过调节驱动电压的大小,实现多个低频段的噪声控制,降低了低频复合谱噪声。
李赛[3]（2021）在《电容式微机电超声换能器的研究与工艺实现》文中研究表明与传统压电换能器相比,电容式微超声换能器（CMUT）性能优良,应用前景广泛。本文以实现应用于空耦式超声检测的换能器的结构设计与工艺实现为主要研究目标,使用COMSOL Multiphysics有限元分析软件,完成CMUT微元的仿真工作并与理论研究对比分析,对CMUT微元的结构及掩模版图进行优化;在微元研究的基础上完成CMUT阵列的仿真工作,分析换能器的聚焦声场特性;基于牺牲释放工艺思想设计低成本的CMUT制备工艺,结合仿真所得结果确定工艺参数用于指导CMUT的制备工作。首先以平行板电容模型为基础得到了简化模型结构参数,推导CMUT振动薄膜的半径、厚度等结构参数与谐振频率、塌陷电压、静态电容和机械阻抗特性参数的关系,分析CMUT微元的声辐射阻抗特性。利用COMSOL软件在机电、压力声学物理场下对微元进行稳态分析、模态分析以及谐响应分析,将仿真结果与理论计算进行对比。在通过仿真验证结构设计的可行性后,提出了使用SU-8光刻胶作为振动薄膜的方法,并对微元结构进行了优化。其次在微元结构确定的基础上对CMUT相控阵阵列进行研究。以脉冲反射法分析了阵列成像在发射和接收过程的原理,研究分析广义声压、时间延迟激励、归一性函数,分析阵元中心距和数量对指向性的影响。利用COMSOL有限元仿真软件建立相控阵模型,确定了相控阵阵元声束的激励时间和幅度,在二维空间内研究阵元中心距、中心频率以及阵元数量对换能器轴向声压的影响,保证形成的聚焦声场在聚焦深度和检查效率方面具有良好特性。最后对现有牺牲释放工艺、晶圆键合工艺的优缺点进行了对比分析,结合理论与仿真研究结果,提出使用SurPass 3000牺牲出空腔,SU-8作为振动薄膜的方法,设计了一种低成本的CMUT制备工艺。详细讨论制造工艺加工流程,确定各步骤工艺参数,为换能器的制备提供可行性方案。由CMUT理论分析和有限元仿真的结果表明,采用牺牲释放工艺制备换能器能够满足设计要求。本课题有助于设计出低成本、高产出率的电容式微机电超声换能器。
沈翀[4]（2019）在《应用于建筑隔断的轻质薄层智能声学结构》文中研究说明大空间与绿色节能是目前现代建筑重要发展方向,隔断墙轻质化与薄层化是其中重要的发展内容。然而此类隔断墙质量轻、厚度薄,依据传统质量定律,难以避免隔声性能缺陷,这将与建筑构件绿色节能的要求相矛盾。为解决该问题,本文尝试结合约束阻尼（Constrained Layer Damping,CLD）隔声技术与结构声主动控制（Active Structural Acoustic Control,ASAC）技术,研究与开发能应用于建筑大空间轻质薄层隔断的智能高隔声复合结构。本文开展了如下几个方面的研究内容:首先,数值研究了约束阻尼复合结构中,粘弹性阻尼材料特性对结构振动与正入射传声损失（incident Transmission Loss,TL）的影响机理。根据粘弹性阻尼材料的本构模型理论,选择基于时温等效原理的Kelvin-Voiglt模型,建立了约束阻尼薄层结构的有限元模型,数值研究粘弹性阻尼材料的储能模量、损耗模量、损耗因子以及松弛时间对薄层结构振动的影响规律。结果表明,粘弹性材料对约束阻尼复合结构TL的影响不遵循质量定律:粘弹性材料类似胶水紧密粘结声入射板与透射板,使二者振动同相,同时粘弹性剪切变形能大量耗散声入射板到透射板的能量传递,很好地抑制了薄层复合结构中声透射板的振动;此外,粘弹性材料能使薄层复合结构振动模态引起的TL频谱谷向高频移动,大大提高复合结构低频隔声性能。然后,选用性价比较高的丁基橡胶粘弹性材料尝试开发了新型约束阻尼复合结构,数值分析与实验研究了该型约束阻尼复合结构的TL特性,并探讨了对应的设计方法。研究发现:设计开发的新型约束阻尼复合结构相比于同等面密度的线弹性材料复合结构,TL频谱的低频谷值得到大幅提升,改善量接近20dB,而且TL频谱曲线更平滑;同时,约束阻尼复合结构中粘弹性夹层数量越多,TL频谱谷位置将越向高频移动。之后,基于结构声主动控制技术,提出了应用于建筑隔断的主动约束阻尼复合结构的初步系统,数值讨论了单通道系统中作动器大小和位置对主动约束阻尼（Active Constrained Layer Damping,ACLD）复合结构TL特性的影响规律。结果表明:作动器越大、越靠近声透射板的几何中心,TL频谱曲线低频提升量越大、频谱谷位置越向高频移动,主动控制效果越好;在此基础上,设计增加其中的粘弹性夹层数,将进一步显着提升单通道主动约束阻尼复合结构的中高频TL性能。本文研究表明,约束阻尼隔声技术与结构声主动控制技术相结合,将对设计开发应用于建筑隔断的新型轻薄智能高隔声结构提供可能。
冯明扬[5]（2015）在《基于PZT压电薄膜的水声传感器设计及其定向算法研究》文中提出水声传感器是水下各种接收测量用传感器的总称,是声呐的重要组成部分。现阶段的水声传感器不但要在水下探测到声音的存在,也需要感知到声波传来的方向,也就是声源的位置。本文从以上两个目标入手,进行了一系列的工作,对水声传感器进行声源探测的整个系统进行了分析,设计和优化,通过本文设计的传感器结构,阵列以及后处理算法,可以有效的实现探测声波的目的,并运用在各种海洋活动中。首先,本文对水声传感器及其定位技术进行了叙述,介绍了压电材料的特性以及机电耦合系数。其次,本文使用PZT压电薄膜作为水声传感器的敏感部件,分析了三种不同结构的压电传感单元,选择了其中最优的固支边矩形结构作为本研究传感器的结构,从灵敏度和-3d B带宽两个方面出发对其尺寸进行了择优分析,并对择优后的结构做了模态分析和谐响应分析,给出了该结构的有效机电耦合系数,验证了择优后的结构性能明显优于未择优前结构,为固支边矩形压电传感单元的研究提供了依据。再次,本文对阵列的声源定位进行了分析设计,在正四面体阵列的基础上建立了一种正四面体体心阵列模型,并给出了声源的方向角和俯仰角关于阵列伪距的表达式以及误差表达式;对此阵列给出了算例进行分析,算例证明了该阵列误差较小,性能良好;对任意五元阵进行了优化分析,给出了最佳阵型需要满足的方程。最后对时延估计算法进行了研究,分无噪声和有噪声两种情况,模拟了使用最小均方（LMS）算法进行时延估计的过程,并就高信噪比和低信噪比情况进行了比较。本文还对LMS算法做了改进,从变步长方面进行考虑,给出了一种新的改进变步长LMS算法—GSVS-LMS算法,并与传统算法进行了对比。GSVS-LMS算法在基于Sigmoid函数的SVS-LMS算法的基础上,增加了一个参数,通过调整这个参数,可以得到比之前算法更优异的性能。在以后的时延估计后处理设计中,可以直接使用本文给出的改进算法。
周远来[6]（2012）在《标准次声发生装置的机理及相关技术研究》文中研究说明本文结合中国计量科学研究院项目,对标准次声发生装置的机理及相关技术进行了研究。第一章阐述了本课题的研究目的和意义。首先介绍了次声波的特点及应用；然后介绍了传声器的分类及其校准；接着介绍了国内外次声发生装置的研究现状,并指出了其发展趋势；最后介绍了本课题的研究目的和研究内容。第二章研究了次声发生的机理。首先研究了次声发生腔中的声学理论及次声发生腔的声学简化模型；然后对次声发生腔中声场进行有限元分析,验证简化模型的精度,并分析了被校传声器的最佳安装位置；最后结合有限元分析结果,分析了腔体尺寸对声压分布的影响。第三章研究了次声发生装置的相关技术问题。首先介绍了次声发生装置的总体结构及其工作原理；然后分析了一种基于位移反馈控制技术的电磁振动台设计方案,以实现低失真的腔体活塞位移激励信号；最后设计了次声发生腔体的结构及传声器安装夹具,并对次声发生装置及运动部件进行了模态分析,验证其在工作频率范围内不会产生谐振。第四章对次声发生装置进行实验研究。首先对次声发生装置不同频率点下的活塞位移失真度和声压失真度进行测试分析；然后通过激光测振仪实测活塞位移,计算得到次声发生腔中声压值,并进行热传导、声压波动和压力泄漏修正；最后结合B&K标准传声器4160对整个次声校准装置进行声学比对检验,确定其校准精度,并对次声发生腔体中部和端部位置的声场分布进行测试分析,确定了次声发生腔体中的最佳校准位置。实验结果表明：次声发生腔中声场有限元分析结果可靠,次声发生装置达到设计要求。第五章总结了全文的研究成果,并展望了后续工作。
于留波,赵湛,丁国杰,轩运动[7]（2010）在《压电式微传声器的设计与测量方法的匹配》文中指出针对压电式微传声器的两种测量方法,研究了提高微传声器灵敏度的方法。对于电荷测量法,前置放大电路应采用并联负反馈的方式;对于电压测量法,前置放大电路应采用串联负反馈的方式;并且选用高输入阻抗的放大器作为前置放大器。根据理论推导不同材料在不同测量方法下的灵敏度,发现在电荷测量法下用PZT制备的微传声器与在电压测量法下用ZnO制备的微传声器的灵敏度都比较高。用ANSYS软件对四边固支ZnO压电式微传声器进行静力分析,发现薄膜上最大电压为7.89mV,最小电压为-5.55mV。根据薄膜上的应力分布,针对两种测量方法,优化设计了两种不同的新型微传声器结构。
康厚墉[8]（2010）在《听骨链振动声学信号拾取与补偿实验研究》文中指出目的：通过自制微型压电传声器与猫耳内和新鲜颞骨标本内的听骨链耦合,拾取体外声信号,并对声信号进行调节与补偿处理的实验研究,系统验证听骨链振动拾音与补偿策略的可行性。材料与方法：①利用有限元ANSYS软件建立PT300-10型压电陶瓷双晶片单悬臂梁结构振动模型,分析压电陶瓷双晶片的谐振频率。②制作方柱形压电传声器,4.5x1.5x1.2mm与长度5.0x1.5x1.2mm规格各6个,采用粘接于扬声器防风罩上进行压电传声器体外模拟实验。③将压电传声器植入猫耳,分别粘接固定于锤骨、砧骨体,以及单独置放于鼓室腔,共实验13耳（8只猫）,拾取纯音、扫频和语频测试信号。并以Hy-M30高保真传声器在猫耳旁对相同信号拾音作为对照组。④将压电传声器植入新鲜颞骨标本,耦合位点分别为锤骨、砧骨短突、鼓室腔,共实验7耳（4副颞骨）,也设相同对照组。⑤压电传声器从猫耳锤骨拾取声学信号,对其畸变与丢失进行补偿与调节初步研究。结果：①有限元仿真模型发现压电陶瓷双晶片在单悬臂结构自由振动情况下,3.0xl.0x0.3mm规格时其谐振频率在20kHz附近,即可满足拾取全频段可听见声信号时既有灵敏度又有平坦的频响曲线要求。②体外模拟实验发现质量为38mg（包含12mg导线）,体积5.0x1.5x1.2mm的自制压电传声器能灵敏地拾取全频段可听见声声学信号,具有很高的信噪比和平坦的频响曲线,故用于植入实验。③猫耳内植入实验结果提示压电传声器耦合于锤骨柄后能拾取体外声学信号,并能驱动全植入人工耳蜗演示电极阵列系统工作,但是有比较明显的底噪信号,并且1000Hz及以下频率信号损失较严重。对言语频率信号拾取效果良好,猫耳砧骨拾取信号非常微弱。④新鲜颞骨标本植入实验发现压电传声器与锤骨耦合后拾取信号良好,对于低频信号也能拾取到微弱信号,优于猫耳锤骨耦合时拾取信号。耦合于砧骨短突时则拾取信号较弱。⑤颞骨标本植入实验拾取信号优于猫耳植入实验（锤骨组比较,颞骨组拾取信号具有更为平坦的频响曲线,砧骨组比较,颞骨组拾取信号更强）。猫耳听骨链质量（17mg）远小于人耳锤骨（28.4mg）,加之自制压电传声器质量（38mg）重于猫耳锤骨两倍,比人耳锤骨重约一半,过重的负载导致了鼓膜听骨链对于测试声源低频信号的振幅显着减弱,从而出现拾取的信号中低频信号明显丢失。⑥对从猫耳锤骨拾取信号进行145-9288Hz带通滤波,再采用WDRC法进行动态增益放大等信号处理,可以补偿拾取信号的大部分损失,进行一定程度上的输出幅值差异化调节。结论：①通过系统实验初步论证了压电传声器拾取听骨链振动声学信号与补偿策略的可行性。②因压电传声器物理尺寸、质量偏大,手工制作等因素,实验数据与实用需求相比尚有较大距离。③由于MEMS技术的进步、压电材料质量的提升,通过持续深入的实验研究,可以改善与缩微压电传声器,研发耦合固件,完善信号补偿与调节处理软件等方面,从而为全植入人工耳蜗体内拾音策略提供良好解决方案。
韩亚楠[9]（2009）在《基于有限元方法的声频定向微型压电超声传感器结构优化及特性研究》文中提出为将声频定向技术应用于手机,必须保证其中超声传感器的高激励效率和高指向性。因此,有必要优化传感器的结构以提高其激励效率,同时合理布置传感器阵列以保证其高指向性。基于此,本文以基于MEMS的压电超声传感器为研究对象,开展了以下工作:针对硅基为长宽比为1:1的两端固支和四端固支两个传感器模型,首先分别设计了三种传感器结构以供优化选择,然后利用ANSYS有限元分析软件的参数化建模思想及其优化模块,采用零阶优化方法,分别对两种模型的三种结构进行优化,最后通过比较得到硅基四端固支模型下,当压电陶瓷PZT同时布置在中央及四周时,传感器的激励效率最高。同时,优化过程中研究了传感器尺寸对传感器特性的影响,即敏度分析。为分析最优化结构的传感器在空气中振动时的频响特性,研究了ANSYS中电-机械-声耦合的有限元仿真方法,通过有限元仿真获得了其在空气中的频响特性曲线以及一阶固有频率处声压级的空间分布情况。最后利用MATLAB通过比较2mm*20mm均匀线阵列与20mm*20mm矩形阵组合平面阵的指向性,初步探讨了微型压电超声传感器按照一维均匀线阵列布置的可行性,并从中选择了具有最优指向性的阵列布置方案。本文的研究结果为进一步开发高激励效率的微型压电超声传感器提供了理论指导,为高激励效率的微型压电超声传感器的设计指明了方向。
方华军,刘理天,任天令[10]（2007）在《硅基压电悬臂梁式微麦克风的设计与优化》文中研究指明设计了一种硅基PZT压电悬臂梁式微麦克风。这种微麦克风采用压电多层膜悬臂梁作为声压感受器件,采用有限元耦合场分析的方法对压电复合膜悬臂梁进行了有限元分析和模拟,研究了压电复合多层膜悬臂梁的结构参数与力学性能的关系,分析了影响微麦克风机电性能的多种因素,给出了优化的器件结构和工艺流程。
二、压电微传声器的有限元分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、压电微传声器的有限元分析（论文提纲范文）
（1）电容式微机械超声换能器面阵器件设计与制备方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 超声换能器概述 |
| 1.3 CMUT超声换能器面阵研究进展 |
| 1.3.1 国外研究进展 |
| 1.3.2 国内研究进展 |
| 1.4 本文研究内容及文章安排 |
| 1.5 论文创新点 |
| 2 CMUT基础理论与工作原理 |
| 2.1 CMUT组成结构及工作原理 |
| 2.2 CMUT理论分析 |
| 2.2.1 薄膜振动理论 |
| 2.2.2 CMUT平行板电容模型 |
| 2.2.3 CMUT等效电路模型 |
| 2.3 CMUT声场 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 CMUT面阵参数设计与仿真分析 |
| 3.1 CMUT理论计算与有限元分析 |
| 3.1.1 CMUT模型设置 |
| 3.1.2 CMUT模态分析 |
| 3.1.3 CMUT静态分析 |
| 3.1.4 CMUT机电耦合分析 |
| 3.2 CMUT面阵设计 |
| 3.2.1 阵元数目对阵列指向性的影响 |
| 3.2.2 阵元间距对阵列指向性的影响 |
| 3.2.3 阵元大小对阵列指向性的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 CMUT面阵制备与测试 |
| 4.1 CMUT版图设计与工艺流程 |
| 4.2 CMUT关键工艺与阵列封装 |
| 4.3 CMUT微小单元性能测试 |
| 4.3.1 CMUT形貌测试 |
| 4.3.2 CMUT C-V测试 |
| 4.3.3 CMUT振动测试 |
| 4.4 CMUT面阵收发性能测试 |
| 4.4.1 CMUT发射-压电换能器接收测试 |
| 4.4.2 压电换能器发射-CMUT接收测试 |
| 4.4.3 CMUT发射-CMUT接收测试 |
| 4.4.4 CMUT带宽测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 硅通孔可行性验证 |
| 5.1 硅通孔概述 |
| 5.2 硅通孔制备 |
| 5.3 通孔形状分析 |
| 5.4 导通性能测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）复合式穿孔管消声器及其噪声控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 穿孔管消声器研究现状 |
| 1.3 膜结构消声器研究现状 |
| 1.4 主要研究内容及论文结构安排 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 论文结构安排 |
| 2 声传播基本理论 |
| 2.1 平面行波场 |
| 2.2 圆形波导管中的声传播 |
| 2.3 穿孔管消声器中平面波截止频率 |
| 2.4 穿孔管消声器消声性能评价标准 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 串并联耦合穿孔管消声器声学性能研究 |
| 3.1 穿孔管消声器共振频率预估模型 |
| 3.1.1 多元线性回归算法 |
| 3.1.2 具体实施方法 |
| 3.2 串并联耦合穿孔管消声器结构设计 |
| 3.3 流-热-固三相耦合的模态分析 |
| 3.4 基于COMSOL的消声器声学性能仿真分析 |
| 3.5 穿孔管消声器声学性能测量技术研究 |
| 3.5.1 实验原理分析 |
| 3.5.2 消声器传递损失测量 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 复合式穿孔管消声器声学性能研究 |
| 4.1 柔性薄膜振动响应分析 |
| 4.1.1 薄膜振动方程 |
| 4.1.2 薄膜模态分析 |
| 4.2 消声器结构设计及有限元分析 |
| 4.2.1 复合式穿孔管消声器结构设计 |
| 4.2.2 影响因素分析 |
| 4.3 复合式消声器声学性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 复合式穿孔管消声器调频性能研究 |
| 5.1 降噪机理及等效模型 |
| 5.1.1 二自由度弹簧-质量谐振系统 |
| 5.1.2 调频消声器传递损失计算 |
| 5.2 消声器共振频率的控制因素分析 |
| 5.2.1 材料属性对共振频率的控制 |
| 5.2.2 结构属性对共振频率的控制 |
| 5.3 消声器声学调控性能测试研究 |
| 5.3.1 压电薄膜形变分析 |
| 5.3.2 压电薄膜疲劳分析 |
| 5.3.3 复合式消声器声学调控性能测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）电容式微机电超声换能器的研究与工艺实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 CMUT国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文主要内容安排 |
| 第二章 CMUT工作原理及理论基础 |
| 2.1 CMUT单体基本结构 |
| 2.2 CMUT工作原理 |
| 2.3 CMUT等效电路模型 |
| 2.4 CMUT特性参数 |
| 2.4.1 塌陷电压 |
| 2.4.2 共振频率 |
| 2.4.3 声辐射阻抗 |
| 2.4.4 机械阻抗 |
| 2.5 本章总结 |
| 第三章 CMUT有限元仿真与优化 |
| 3.1 有限元分析软件COMSOL简介 |
| 3.2 CMUT微元仿真及结果分析 |
| 3.2.1 关于薄膜尺寸的稳态分析 |
| 3.2.2 关于固有频率的模态分析 |
| 3.2.3 关于声场效应的谐响应分析 |
| 3.3 微元结构设计 |
| 3.4 本章总结 |
| 第四章 CMUT阵列的设计分析 |
| 4.1 阵列成像原理 |
| 4.2 指向性能表征指标 |
| 4.2.1 广义声压分析 |
| 4.2.2 阵列波束控制方法 |
| 4.2.3 阵列指向性函数 |
| 4.3 阵列设计参数对指向性的影响 |
| 4.4 阵列建模仿真分析 |
| 4.4.1 阵元中心距对聚焦性能的影响 |
| 4.4.2 中心频率对聚焦性能的影响 |
| 4.4.3 阵元数量对聚焦性能的影响 |
| 4.5 本章总结 |
| 第五章 CMUT的工艺设计 |
| 5.1 CMUT工艺方案的选择 |
| 5.1.1 牺牲释放工艺 |
| 5.1.2 晶圆键合工艺 |
| 5.2 CMUT制备原理及设计 |
| 5.2.1 空腔层的牺牲释放工艺 |
| 5.2.2 振动薄膜的光刻工艺 |
| 5.2.3 金属层的剥离工艺 |
| 5.3 CMUT制备步骤 |
| 5.3.1 表面预处理 |
| 5.3.2 光刻胶匀胶 |
| 5.3.3 匀胶后前烘 |
| 5.3.4 对准和曝光 |
| 5.3.5 曝光后烘培 |
| 5.3.6 显影 |
| 5.3.7 坚膜烘培 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（4）应用于建筑隔断的轻质薄层智能声学结构（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究意义和背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 轻质隔墙国内外研究现状 |
| 1.2.2 约束阻尼复合结构国内外研究现状 |
| 1.2.3 结构声主动控制技术国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 第二章 理论基础与实验方法 |
| 2.1 约束阻尼复合结构的理论与实验基础 |
| 2.1.1 传声损失 |
| 2.1.2 有限元分析 |
| 2.1.3 正入射传声损失的测量 |
| 2.1.4 粘弹性材料性能的测量 |
| 2.2 主动约束阻尼复合结构的理论与实验基础 |
| 2.2.1 压电材料的特性 |
| 2.2.2 主动约束阻尼复合结构的工作原理 |
| 2.2.3 有限元分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 约束阻尼复合结构隔声性能的机理分析 |
| 3.1 约束阻尼复合结构的数值模拟 |
| 3.1.1 参数定义 |
| 3.1.2 结果讨论 |
| 3.2 正入射传声损失测量平台的验证 |
| 3.2.1 单层铝板的数值模拟 |
| 3.2.2 单层铝板的实验验证 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 约束阻尼复合结构的优化设计 |
| 4.1 新型约束阻尼复合结构的设计开发 |
| 4.1.1 性能参数的测量 |
| 4.1.2 数值模拟 |
| 4.1.3 实验验证 |
| 4.2 新型约束阻尼复合结构的优化 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 主动约束阻尼复合结构的隔声特性分析 |
| 5.1 基于结构振动模态的声场分析 |
| 5.2 主动约束阻尼复合结构的数值模拟 |
| 5.2.1 单通道数值模拟 |
| 5.2.2 结果讨论 |
| 5.3 主动约束阻尼复合结构的优化 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的科研成果 |
（5）基于PZT压电薄膜的水声传感器设计及其定向算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 水声传感器的种类 |
| 1.3 水声传感器定位技术简介 |
| 1.4 本文工作 |
| 第二章 压电水声传感器的理论基础 |
| 2.1 压电材料概述 |
| 2.2 正逆压电效应 |
| 2.2.1 正压电效应 |
| 2.2.2 逆压电效应 |
| 2.3 压电方程 |
| 2.4 机电耦合系数 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 压电传感单元的结构设计 |
| 3.1 压电传感单元材料和结构 |
| 3.1.1 压电材料的选取 |
| 3.1.2 压电传感单元结构的初步考虑 |
| 3.2 压电传感单元的性能分析与择优 |
| 3.2.1 压电传感器的性能参数 |
| 3.2.2 感应电压分析 |
| 3.2.3 固有频率分析 |
| 3.2.4 综合设计 |
| 3.3 有限元分析 |
| 3.3.1 压电分析 |
| 3.3.2 模态分析 |
| 3.3.3 谐响应分析 |
| 3.3.4 有效机电耦合系数分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 水声传感器阵列 |
| 4.1 水声传感器阵列识别原理 |
| 4.2 水声传感器阵列模型 |
| 4.3 正四面体体心阵列算例 |
| 4.3.1 正四面体体心阵列 |
| 4.3.2 算例分析 |
| 4.4 任意五元阵的初步优化分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 时延估计算法 |
| 5.1 时延估计算法概述 |
| 5.1.1 广义互相关GCC算法 |
| 5.1.2 自适应滤波LMS算法 |
| 5.2 LMS算法进行时延估计 |
| 5.2.2 无噪声情况下的LMS算法时延估计 |
| 5.2.3 有噪声情况下的LMS算法时延估计 |
| 5.3 自适应滤波LMS算法的改进 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 不足之处与工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）标准次声发生装置的机理及相关技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 1 绪论 |
| 1.1 次声传声器及其校准 |
| 1.1.1 次声波的特点及应用 |
| 1.1.2 传声器及其分类 |
| 1.1.3 传声器的校准 |
| 1.2 国内外次声发生装置的研究概况 |
| 1.2.1 国外次声发生装置的研究现状 |
| 1.2.2 国内次声发生装置的研究现状 |
| 1.2.3 次声发生装置的研究现状评述 |
| 1.3 论文的研究目的和内容 |
| 1.3.1 论文的研究目的 |
| 1.3.2 论文的研究内容 |
| 2 次声发生机理的研究 |
| 2.1 次声发生腔中的声学理论 |
| 2.2 次声发生腔的声学简化模型 |
| 2.2.1 简化模型的基本原理 |
| 2.2.2 简化模型的热传导修正 |
| 2.2.3 简化模型的波动修正 |
| 2.2.4 简化模型的泄漏修正 |
| 2.3 次声发生腔中声场有限元分析 |
| 2.3.1 有限元分析的声学基础 |
| 2.3.2 密闭腔中声场有限元分析 |
| 2.3.3 间隙腔中声场有限元分析 |
| 2.3.4 次声发生腔体尺寸对声场的影响分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 标准次声发生装置相关技术问题的研究 |
| 3.1 次声发生装置总体结构及技术指标 |
| 3.2 基于位移反馈的振动台技术 |
| 3.3 次声发生腔体的设计技术 |
| 3.3.1 次声发生腔体的机械结构 |
| 3.3.2 传声器安装夹具的机械结构 |
| 3.4 次声发生装置的动态设计技术 |
| 3.4.1 运动部件的模态分析 |
| 3.4.2 次声发生装置的模态分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 实验研究 |
| 4.1 实验装置 |
| 4.2 次声发生装置波形失真度测试 |
| 4.2.1 活塞位移失真度测试 |
| 4.2.2 腔中声压失真度测试 |
| 4.3 次声发生腔中声压测试实验 |
| 4.3.1 长腔模型中声压测试实验 |
| 4.3.2 短腔模型中声压测试实验 |
| 4.4 次声发生腔中的声压修正 |
| 4.4.1 声压热传导修正 |
| 4.4.2 声压波动修正 |
| 4.4.3 声压泄漏修正 |
| 4.5 次声发生装置的声学校准 |
| 4.5.1 长腔模型的声学校准 |
| 4.5.2 短腔模型的声学校准 |
| 4.6 次声发生腔的最佳校准位置 |
| 4.6.1 长腔模型的最佳校准位置 |
| 4.6.2 短腔模型的最佳校准位置 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 照片资料 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
（7）压电式微传声器的设计与测量方法的匹配（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 压电式微传声器测量方法与其前置放大电路的匹配 |
| 1.1 电荷测量法与前置放大器的匹配 |
| 1.2 电压测量法与前置放大器的匹配 |
| 2 微传声器测试方法与压电材料选择的匹配 |
| 2.1 电荷测量法与压电材料的选择 |
| 2.2 电压测量法与压电材料的选择 |
| 3 微传声器测量方法与电极结构的匹配 |
| 3.1 四边固支微传声器的有限元分析 |
| 3.2 不同测量法对应的微传声器电极结构 |
| 4 结 论 |
（8）听骨链振动声学信号拾取与补偿实验研究（论文提纲范文）
| 主要中英文缩写词对照 |
| 主要仪器与设备 |
| 全文摘要 |
| Abstract |
| 前言 |
| 第一部分 植入式压电传声器有限元模拟分析及体外测试筛选实验 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 材料、方法与结果 |
| 讨论 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 第二部分 猫听骨链振动声学信号拾取实验 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 材料与方法 |
| 结果 |
| 讨论 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 第三部分 人新鲜颞骨标本听骨链振动声学信号拾取实验 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 材料与方法 |
| 结果 |
| 讨论 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 第四部分 拾取信号补偿与调节实验初步研究 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 材料与方法 |
| 结果 |
| 讨论 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 全文总结 |
| 文献综述 全植入人工耳蜗声学信号拾取策略研究进展 |
| 就读博士期间发表论文与专利申请情况 |
| 后记 |
（9）基于有限元方法的声频定向微型压电超声传感器结构优化及特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景与工程意义 |
| 1.2 声频定向扬声器的研究进展 |
| 1.2.1 声频定向扬声器的工作原理及系统特性 |
| 1.2.2 声频定向扬声器的研究历史及现状 |
| 1.3 微电子机械系统简介 |
| 1.4 本文的研究内容及研究方法 |
| 2 基于压电耦合特性的传感器有限元仿真方法 |
| 2.1 微型压电超声传感器(pMUTs)特点 |
| 2.2 微型压电超声传感器工作原理 |
| 2.2.1 压电性和压电方程 |
| 2.2.2 压电材料发展及PZT压电陶瓷材料特性 |
| 2.2.3 微型压电超声传感器工作原理及结构选择 |
| 2.3 微型压电超声传感器有限元分析方法 |
| 2.3.1 材料属性及 PZT参数的输入 |
| 2.3.2 单元类型选择 |
| 2.3.3 有限元分析假设 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 微型压电超声传感器的结构设计 |
| 3.1 基于两端固支模型的微型压电超声传感器结构设计 |
| 3.1.1 两端固支梁的力学特性 |
| 3.1.2 基于两端固支模型的传统微型压电超声传感器有限元分析结果 |
| 3.1.3 基于两端固支模型的微型压电超声传感器结构设计 |
| 3.2 基于四端固支模型的微型压电超声传感器结构设计 |
| 3.2.1 四端固支薄板的力学特性 |
| 3.2.2 基于四端固支模型的传统微型压电超声传感器有限元分析结果 |
| 3.2.3 基于四端固支模型的微型压电超声传感器结构设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 微型压电超声传感器的结构优化 |
| 4.1 基于APDL的结构优化方法 |
| 4.1.1 参数化设计语言(APDL)简介 |
| 4.1.2 ANSYS结构优化设计过程 |
| 4.2 基于两端固支模型的微型压电超声传感器结构优化 |
| 4.2.1 PZT全铺时微型超声压电传感器的静态特性分析 |
| 4.2.2 PZT全铺时微型超声压电传感器的动态特性分析 |
| 4.2.3 敏度分析 |
| 4.2.4 结构优化结果 |
| 4.3 基于四端固支模型的微型压电超声传感器结构优化 |
| 4.3.1 PZT全铺时微型超声压电传感器的静态特性分析 |
| 4.3.2 PZT全铺时微型超声压电传感器的动态特性分析 |
| 4.3.3 敏度分析 |
| 4.3.4 结构优化结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 微型压电超声传感器的频响特性分析 |
| 5.1 声学基础 |
| 5.1.1 声学基本概念 |
| 5.1.2 理想流体媒质的三个基本方程 |
| 5.1.3 小振幅声波的三维波动方程 |
| 5.2 声固耦合的有限元分析原理 |
| 5.2.1 结构模态分析原理 |
| 5.2.2 结构动态响应分析基本原理 |
| 5.2.3 声学模态分析 |
| 5.2.4 声固耦合的有限元分析 |
| 5.3 电-机械-声耦合的有限元仿真方法 |
| 5.3.1 声场单元类型 |
| 5.3.2 单元属性与实常数 |
| 5.3.3 流固耦合接触面 |
| 5.4 微型压电超声传感器的频响特性研究 |
| 5.4.1 微型超声压电传感器的仿真分析 |
| 5.4.2 微型压电超声传感器的频响特性 |
| 5.4.3 一阶固有频率处的声压级空间分布 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 微型压电超声传感器阵列的指向性研究 |
| 6.1 传感器阵的理论基础 |
| 6.1.1 指向性函数 |
| 6.1.2 指向性图 |
| 6.1.3 描述指向性的参量 |
| 6.2 阵指向性函数表达式 |
| 6.2.1 N个点源任意分布的离散阵的指向性函数 |
| 6.2.2 连续体的指向性函数 |
| 6.2.3 均匀线阵列的指向性函数 |
| 6.2.4 矩形阵组合平面阵的指向性函数 |
| 6.3 指向性研究 |
| 6.3.1 MATLAB软件简介 |
| 6.3.2 指向性图在 MATLAB中的实现 |
| 6.3.3 均匀线阵列和矩形阵组合平面阵的指向性研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（10）硅基压电悬臂梁式微麦克风的设计与优化（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 器件设计和模拟 |
| 3 工艺设计 |
| 4 结 语 |
四、压电微传声器的有限元分析（论文参考文献）
- [1]电容式微机械超声换能器面阵器件设计与制备方法研究[D]. 王月. 中北大学, 2021(09)
- [2]复合式穿孔管消声器及其噪声控制研究[D]. 陈龙虎. 中北大学, 2021(09)
- [3]电容式微机电超声换能器的研究与工艺实现[D]. 李赛. 天津工业大学, 2021(01)
- [4]应用于建筑隔断的轻质薄层智能声学结构[D]. 沈翀. 东南大学, 2019(06)
- [5]基于PZT压电薄膜的水声传感器设计及其定向算法研究[D]. 冯明扬. 西安电子科技大学, 2015(03)
- [6]标准次声发生装置的机理及相关技术研究[D]. 周远来. 浙江大学, 2012(07)
- [7]压电式微传声器的设计与测量方法的匹配[J]. 于留波,赵湛,丁国杰,轩运动. 微纳电子技术, 2010(09)
- [8]听骨链振动声学信号拾取与补偿实验研究[D]. 康厚墉. 复旦大学, 2010(11)
- [9]基于有限元方法的声频定向微型压电超声传感器结构优化及特性研究[D]. 韩亚楠. 北京交通大学, 2009(04)
- [10]硅基压电悬臂梁式微麦克风的设计与优化[J]. 方华军,刘理天,任天令. 微纳电子技术, 2007(Z1)