压电微机械超声换能器(PMUT)在医疗阵列成像、手势识别、内窥成像、指纹识别等领域有着重要的应用, 而灵敏度等性能是影响其成像质量的主要因素。该文对基于PMN-PT圆形压电复合振动膜的压电微机械超声换能器等效电路模型进行分析, 并通过有限元法研究了压电层PMN-PT厚度对PMUT的发射电压响应、接收灵敏度的影响。仿真结果表明, 当压电层厚度为4.5 μm(厚度为基底厚度的90%)时, 换能器的发射电压响应级最大, 达到191.6 dB, 接收灵敏度级随厚度的增加基本呈线性上升趋势; 当压电层厚度为5.1 μm(厚度为基底厚度的102%)时, 回路增益(损耗)最大, 达到-64.50 dB。

该文设计了一种基于1-1-3型压电复合材料的直线型换能器阵列, 并采用有限元法分析了阵元的导纳特性。应用有限元法对比分析了基于1-1-3型和1-3型压电复合材料直线型换能器阵列的电导, 以及阵元位置对电导的影响。为进一步验证仿真结果, 该文设计了一种“一体成型”的换能器阵列制备工艺, 并制备了实验样品。实验结果表明, 1-1-3型直线型换能器阵列比1-3型直线型换能器接收灵敏度一致性稳定提高4 dB, 发射电压响应的一致性稳定在0.6 dB内, 有效地提高了高频换能器阵的阵元一致性。

太赫兹(Thz)探测器工作在室温条件下极大地促进了太赫兹科学与技术的应用。超薄(10μm)钽酸锂(LiTaO3)晶片被用作太赫兹探测器敏感元材料。基于钽酸锂晶片太赫兹探测器在2.52 THz激光辐射源照射下, 20Hz斩波频率时响应率可达到8.38×104V/W, 等效噪声功率NEP)可达到1.26×10-10W。这种加工超薄钽酸锂晶片的方法为制备高响应率太赫兹探测器提供了一个可行的方法。

制备了具有自支撑绝热结构的Al/P(VDF-TrFE)/NiCr红外探测器单元，其中NiCr半透明膜作为探测器的上电极和吸收层.实验结果表明：P(VDF-TrFE)薄膜具有很好的铁电性和热释电性，其铁电剩余极化强度和热释电系数分别为7.1 μC/cm² 和27 μC/m² K；探测器单元在10 Hz工作频率下对黑体温度500 K的辐射源的电压响应率和探测率分别为1 500 V/W和5×10⁷cmHz^1/2W^-1；通过对电压响应率随频率变化的实验数据进行拟合，得到探测器单位面积的热导和吸收率分别为2.5×10^-3 W/cm² K 和0.1；利用P(VDF-TrFE)探测器单元可对目标物体实现热成像.

在考虑电磁波与电子设备的耦合时,屏蔽腔中电路板端口对入射电磁波的电压响应是一个重要的参数.分别计算了微带线电路板端口在自由空间和在屏蔽腔内这两种不同情况下的电压响应,以及屏蔽腔内耦合系数的变化.对所得结果进行了比较分析,结果表明,在自由空间时,响应电压频谱为连续的变化,而在屏蔽腔内时,只有在本征模的频率处才会激励起端口电压,频谱分布变为分立的.当屏蔽腔上开有窄缝时,窄缝方向和入射场极化方向对激励起来的端口电压都有影响,而电场极化方向和微带线方向之间的关系,是决定端口激励电压大小的关键因素.