Airborne CMUT cell design

Kapasitif mikroi slenmi s ultrasonik ceviriciler (CMUT) de dahil havada ultrasonik cal smalar i cin kullan lan b ut un ceviriciler frekansta geni s bant elde etmek i cin kay p mekanizmas kullanmaktad rlar. CMUT'lar havadaki uygulamalar nda di ger teknolojilerden farkl olarak y uksek verim g osterirler, d u s uk karakteristik empedansa sahip olduklar i cin verimli tasar mlarda da geni s bantl cal sma ozelli gine sahiptirler. Geni s bantl CMUT tasar m i cin sistematik bir metot olmad g ndan bahsedilen bu avantajlar ndan tam olarak faydalan lamamaktad r. Bu cal smada, havada cal san CMUT dizayn i cin bir metot anlat lmaktad r. Toplu eleman devre modeli ve harmonik dengeleme (HB) yakla s m uygulanm st r. Bu metot CMUT'lardan maksimum g u c elde etmek i cin optimize edilmi stir. Havada cal san CMUT'lar d u s uk radyasyon empedans sebebi ile mekanik k s mda dar bantl karakteristi ge sahiptirler. Bu cal sma tek tonda frekans analizleri i cin k s tlanm st r. Elektriksel taraftan giri s sinyali olarak do gru ak m (DA) olmadan frekans cal sma frekans n n yar s nda sin usoidal sinyal kulland k. Havada cal san CMUT'lar i cin ust plakan n b ut un hareket alan n (CMUT bo slu gunun tamam n ) kullanan yeni bir mod tan mlad k. Bu maximum genlik hareketine ozel bir frekansta en k uc uk voltaj genligi ile ula st k ve bu yeni moda Minimum Voltajda S urme Modu (MVDM) ad n verdik. Denkle stirilmi s devre modeli kullanarak havada cal san CMUT h ucreleri i cin dizayn temellerini cal st k ve c kar lan dizayn hede erini uretilen CMUT'lar ile do grulad k. Havadaki uygulamalar i cin silikon kullan lm s ust plakaya sahip CMUT'lar n performans s n rlar incelendi. Deneysel olarak, cal sma frekans n n yar s kullan larak cal st r lan 2.05 mm yar capl CMUT h ucresinden 71 V uygulayarak 73.7 kHz'te 78.9 dB//20Pa@1m kaynak seviyesi elde ettik. Bulunan kalite fakt or u 120'dir. CMUT'larda geni s bant (d u s uk kalite fakt or u) elde edebilmek i cin, uretimlerinin ince plaka ile yap lmas gerekir. D u s uk kalite fakt orl u CMUTlar ortam bas nc ndan cok fazla etkilenir ve b oylece plaka b uk ulmesi fazla olur. Bu da plakan n yap ld g malzeme sertli ginin art s na sebep olur. Bu sertlik devre modelinde kullan lan do grusal olmayan ka{pasitans ile modellenir. Tezde, kapasitanstan kaynaklanan ve kuvvetten kaynaklanan do grusal olmama ozelli gi incelenmi s, CMUT'lar i cin her zaman kuvvetten kaynaklanan do grusal olmama ozelli ginin bask n oldu gu g osterilmi stir. Tam do gru cal san bir model tabanl karakterizasyon y ontemi admitans ol c umlerinin benze sim sonu clar yla tutarl l k g ostermesi i cin kullan lm s e sdeger devre bu uyu sman n olacag sekilde modi ye edilmi stir. Modi ye edilen modelde yeni elemanlar gercekte kay plar modellemek i cin kullan lm st r. Ayr ca modelde kullan lan parametreler rezonans frekans n n yerini ve genli gini bulabilmek i cin de gi stirilmi stir.