[发明专利]一种高灵敏多频段复合式空耦超声换能器及其制备方法

权利要求书

1.一种高灵敏多频段复合式空耦超声换能器，其特征在于，包括由下向上依次设置的下电极层（1）、衬底层（2）、薄膜支撑层（3）和薄膜层（4），所述薄膜支撑层（3）上表面设置有多个空腔组，每个空腔组包括多个空腔（5），不同空腔组的空腔（5）半径不同，同一组的空腔半径相同，所述薄膜层（4）上表面与所述空腔（5）对应位置分别设置有上电极（6）；所述薄膜层（4）上方与所述空腔（5）对应的位置刻蚀有凹槽，使得所述薄膜层（4）中，半径较大的空腔对应位置处的薄膜层（4）厚度大于半径较小的空腔对应位置的薄膜层（4）厚度，所有上电极通过连线与同一焊盘连接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种高灵敏多频段复合式空耦超声换能器，其特征在于，不同空腔组上方的薄膜层（4）的厚度一致，同一空腔组内的空腔上方对应的上电极通过连线与焊盘连接在一起，不同空腔组上方对应的上电极与不同的焊盘连接，施加的电压不同。

3.根据权利要求1所述的一种高灵敏多频段复合式空耦超声换能器，其特征在于，所述薄膜层（4）材料为硅。

4.根据权利要求1所述的一种高灵敏多频段复合式空耦超声换能器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选用带有氧化层的硅衬底材料，图形化氧化层形成空腔图形，将氧化层作为薄膜支撑层（3）；

S2、将步骤S1得到的结构与SOI晶圆硅片键合；

S3、去除 SOI晶圆硅片的衬底层和氧化硅埋氧层，剩下器件层作为薄膜层（4）；

S4、在硅衬底下方和薄膜层（4）上方分别制作下电极和图形化的上电极。

5.根据权利要求4所述的一种高灵敏多频段复合式空耦超声换能器的制备方法，其特征在于，所述步骤S3还包括以下步骤，对薄膜层（4）进行图形化刻蚀，使得半径较大的空腔对应位置处的薄膜层（4）厚度大于半径较小的空腔对应位置的薄膜层（4）厚度。

6.一种开关柜局部放电检测装置，其特征在于，包括检测主机和多个如权利要求1所述的一种高灵敏多频段复合式空耦超声换能器，所述超声换能器设置在开关柜外壳的各个表面外，形成超声波检测阵点，所述检测主机通过超声换能器接收到的超声波信号和从局部放电点发出的电信号之间的时差来确定故障发生的位置。