Tesis:
Transductores ultrasónicos capacitivos micromecanizados para aplicaciones de propagación en aire.
- Autor: OCTAVIO MANZANARES, Alberto
- Título: Transductores ultrasónicos capacitivos micromecanizados para aplicaciones de propagación en aire.
- Fecha: 2009
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES
- Departamentos: INGENIERIA MECANICA Y DE FABRICACION
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: MONTERO DE ESPINOSA, Francisco
- Resumen: Los transductores ultrasónicos capacitivos micro mecanizados (cMUTs) se han propuesto en los últimos años como alternativa a los dispositivos piezoeléctricos convencionales. Debido a su gran ancho de banda, la posible integración de electrónica en el mismo y una buena sensibilidad en aplicaciones en medios líquidos, se han comenzado a emplear en Imagen Médica. En el campo de los Ensayos no Destructivos en aire esta tecnología se está abriendo camino demostrando ser un buen candidato para formar parte de sistemas más complejos que mejoren los resultados de sistemas convencionales. En este trabajo de investigación se estudia la manera de mejorar la eficiencia en emisión de un cMUT acoplado a aire. Para ello se han diseñado diversos prototipos para el estudio de los factores más influyentes en el funcionamiento de estos dispositivos. Antes de entrar en el estudio de los cMUTs fabricados para el desarrollo de este trabajo, se presenta en primer lugar un prototipo escalado en baja frecuencia empleado para analizar qué cambios se pueden realizar a los diseños convencionales para mejorar la eficiencia acústica del transductor. Se ha comprobado que si se incorporan ciertas vías que conecten acústicamente la cavidad con el medio, el transductor podría funcionar como resonador de Helmholtz en un determinado rango de frecuencias. Si además el diseño se ajusta para que la frecuencia del primer modo de vibración de la membrana del dispositivo coincida con la frecuencia de Helmholtz, se consigue que la superficie activa del emisor y su ancho de banda aumenten considerablemente. En segundo lugar, se presentan varias tipologías cMUT que se han diseñado y fabricado mediante el proceso estándar de fabricación PolyMUMPs para estudiar los factores más determinantes en el funcionamiento de un transductor de estas características (capacidades parásitas, tensiones de ruptura dieléctrica, etc). También se ha realizado el diseño y la fabricación de dos aperturas de array – array lineal y array dispersomediante las cuales se ha estudiado el comportamiento en grupo de los elementos del transductor así como los efectos del acoplamiento mecánico entre ellos. Finalmente se presenta un diseño estudiado mediante el método de los Elementos Finitos que reúne las modificaciones necesarias para mejorar el comportamiento de los transductores fabricados con PolyMUMPs así como las mejoras estudiadas para conseguir una buena eficiencia acústica en emisión.