[发明专利]一种可进行无线遥感操作的电容式微加工超声传感器系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容式微加工超声传感器，尤其涉及一种可进行无线遥感操作的电容式微加工超声传感器系统。

背景技术

电容式微加工超声传感器(Capacitive Micromachined UltrasonicTransducer，CMUT)是一种有着广泛用途的超声传感器。超声传感器可以在像液体，固体和气体等多种介质里工作。超声传感器已经应用在医药诊断和治疗、生化、无损伤材料测试、声纳、通讯、接近传感器、流量测量、实时工艺控制、超声显微镜等领域里。电容式微加工超声传感器的基本结构是一个固定下电极和活动上电极的平行板电容。活动上电极依附在一个可变形的薄膜上用来传送超声波到临近的介质和从临近的介质中接收(RX)超声波。直流偏置电压可以加在传感器两电极之间用来设置薄膜到一个优化位置以得到最佳的灵敏度和带宽。发射(TX)时，一个交流电压加在传感器上，相应的静电力移动薄膜以传送超声能量到临近的介质。接收时，介质中的超声波引起传感器薄膜震动从而改变传感器的电容。电容变化能用相应的接收电路探测到。

可是当接收或者发射的为低频信号时，就无法达到理想的接收或者发射效果，因此，有必要新开发一种可进行无线遥感操作的电容式微加工超声传感器，使之能够有效地接收或/和发射无线信号。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对原来的电容式微加工超声传感器无法有效进行无线信号接收或/和发射的问题，提供一种能够有效接收和发射无线信号的电容式微加工超声传感器系统，它将载波信号和输出信号调制成调制信号后进行接收或/和发射，实现对低频无线信号的有效接收和发射。接收的能量可以是超声波或低频电压信号。

本发明采用下列技术方案实现：

一种可进行无线遥感操作的电容式微加工超声传感器系统，包括一电容式微加工超声传感器单元，用于接收操作把其接受到的外部能量转换成一个输出信号，并且，一个第一天线用于无线遥感传输此输出信号。

在上述方案基础上，还包括一个交流信号源用来产生载波信号，此载波信号与电容式微加工超声传感器的输出信号调制成为一个高频率的调制信号，并通过第一天线无线遥感传输调制信号。

所述的载波信号为直接加在电容式微加工超声传感器上的交流信号，或者，一个交流信号源产生以后，通过遥感传送到电容式微加工超声传感器上的交流信号。

所述的电容式微加工超声传感器单元旁边设置一无线遥感界面单元，所述的无线遥感界面单元由一个第二天线和一个遥感探测电路构成，第二天线接收从第一个天线无线遥感发射的输出信号。

所述的天线包括一电感部件。

所述的电感部件和电容式微加工超声传感器连接组成一个共振器，比如电感器，且共振频率可以设计成和载波信号频率相同或相近。

电感构件也可以用来调节电容式微加工超声传感器的阻抗。

所述的共振器连接一电子线路，用以控制共振器，其中，所述的电子线路中包括有一个开关电路，此开关电路用于控制电子线路的电源，即：开关线路被从天线遥感接收到的信号触发时才给无线遥感电路提供电源。

所述的无线遥感界面单元接收到调制信号后，经过放大器和滤波器进入调制解调器，然后再经另一放大器放大和滤波，最后进入信号处理单元处理。

一光源照射到被成像物体上被散射而产生超声波，电容式微加工超声传感器单元探测到超声波，并转换成传感器的输出信号，经调制后输出，被无线遥感界面单元接收并成像。

超声波由可由另外的超声源产生，外加在电容式微加工超声传感器上，此电容式微加工超声传感器单元接收到超声波，并转换成传感器的输出信号，经调制后输出，被无线遥感界面单元接收并处理。

在所述电容式微加工超声传感器上可外加一低电压，其频率范围远低于超声波的频率，其低电压的频率在0Hz≤频率≤20kHz范围中，或者，输出信号和一个载波信号调制成一个调制信号，载波信号的频率高于低电压的频率。

所述的传感器可以是由包括多个阵元的传感器阵列组成，每个阵元有各自的带电感部件的天线。

一种可进行无线遥感操作的电容式微加工超声传感器系统，包括：

一电容式微加工超声传感器至少用来接收(RX)，把接收到的能量转换成输出信号，此电容式微加工超声传感器有一个第一电极和一个第二电极被分开了一个电极距，所以一个电容值存在在两个电极之间，并且一个弹簧构件支撑着第二个电极以使第一电极和第二电极可以相互运动；

一个第一天线无线遥感传输输出信号和/或无线遥控接收一个输入信号；以及

一个第二天线接收从第一个天线无线遥感发射的输出信号和/或发射输入信号。