[发明专利]机电变换器和用于检测机电变换器的灵敏度变化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及机电变换器(electromechanical transducer)和用于检测机电变换器的灵敏度变化的方法。

背景技术

机电变换器中的一种是电容型微加工超声变换器(CMUT)。一般地，CMUT包含具有下部电极的基板、被在基板上形成的支撑单元支撑的振动膜、以及在振动膜上形成的上部电极。下部电极面对上部电极，在上部电极和下部电极之间具有间隙。对于间隙包含振动膜、上部电极、以及下部电极的结构被称为“单元”，并且，相互电连接的一个或更多个单元被称为“元件”。在CMUT中，振动膜通过接收的超声波而振动，并且，通过使用电容的变化来检测超声波。

CMUT包含以阵列状布置多个元件的元件阵列。所述元件中的每一个将接收的弹性波变换成电信号。但是，元件的特性相互不同。这些差异导致CMUT的灵敏度的变化。为了检测灵敏度的变化，例如PTL 1描述了用于从超声源传送具有单个频率的超声波的方法。在PTL 1中，元件中的每一个接收超声波。通过使用被多个元件变换的电信号，元件的灵敏度被检测。

引文列表

专利文献

PTL 1日本专利公开No.2004-125514

发明内容

在PTL 1中，为了驱动振动膜，使用超声源。但是，为了使用元件阵列接收从超声源传送的超声波并且计算灵敏度变化，元件需要均匀地(uniformly)接收超声波。但是，从超声源传送的超声波具有方向性。另外，通过所述元件中的每一个接收的超声波的强度受到超声源与该元件之间的介质的影响。由于这些原因，难以在宽广的区域上传送具有均匀强度的超声波。因此，当将PTL 1中描述的用于检测灵敏度变化的方法应用于具有宽广的接收表面的元件阵列时，元件接收具有不同强度的超声波，由此，可能检测不到真实的灵敏度变化。因此，本发明提供一种机电变换器，该机电变换器能够通过向元件均匀地施加信号而在逐个元件的基础上检测在电信号中出现的灵敏度变化，而不管接收表面的尺寸如何。

根据本发明的实施例，一种机电变换器包括：多个元件，所述多个元件中的每个元件包含至少一个单元，其中所述单元包含第一电极和第二电极，在第一电极和第二电极之间具有间隙；电压施加单元，被配置为向第一电极施加AC(交流)电压；以及灵敏度变化计算单元，被配置为使用由于AC电压的施加而从所述多个元件中的每个元件的第二电极输出的信号来针对该元件计算灵敏度变化。

根据本发明，一种机电变换器能够向该机电变换器均匀地施加信号，而不管信号接收表面的尺寸如何。因此，能够在不考虑所施加信号的强度的变化的情况下，检测机电变换器中的逐个元件的基础上的电信号中出现的灵敏度变化。

附图说明

图1示出根据本发明的机电变换器的示例性配置。

图2是用于在根据本发明的机电变换器中使用的用于检测灵敏度变化的方法的流程图。

图3示出根据本发明的第一实施例的机电变换器的示例性配置。

图4是用于在根据本发明的第一实施例的机电变换器中使用的用于检测灵敏度变化的方法的流程图。

图5示出根据本发明的机电变换器的单元的示例性结构。

图6示出根据本发明的第二实施例的检测灵敏度变化的机电变换器的示例性配置。

图7是用于在根据本发明的第二实施例的机电变换器中使用的用于检测灵敏度变化的方法的流程图。

具体实施方式

根据本发明，检测各电极对中的电极之间的距离。然后，使用差值来检测灵敏度变化。如这里使用的那样，术语“灵敏度”指的是关于振动膜的位移的电流输出量。即，术语“灵敏度变化”指的是对于各电极对振动膜位移之前的电流输出与振动膜位移之后的电流输出之比。另外，CMUT包含多个单元。根据本发明，元件包含一个或更多个单元。更具体而言，元件包含一个单元或相互电连接(并联)的至少两个单元。当元件包含多个单元时，单元可具有不同的电极到电极距离。但是，由于在逐个元件的基础上输出电流，因此，逐个元件的基础上的灵敏度变化是重要的。即，根据本发明，不检测各单元的电极到电极距离，而检测元件的虚拟的电极到电极距离。即，元件形成电容器。

下面描述电极到电极距离对于灵敏度变化的影响。在其中在一对电极之间形成间隙的结构中，静电电容C被表达如下：

C＝ε₀×ε×S×(1/d)        (1)，