微型壓電式超音波傳感器 piezoelectric micromachined ultrasonic transducer (pmut)
概要-
微型壓電式超音波傳感器(pmut)是微機電系統裡一種新型的傳感器。有別於傳統塊材式壓電傳感器，pmut利用壓電薄膜，耦合於一可震動的結構上，當外加電訊號，元件便會開始產生震動，進而發射超音波，若是外加超音波，則元件便會將其轉換成電訊號。在元件結構中，傳感器的響應頻率決定於結構層厚度而非壓電材料本身之厚度，故帶來更大的設計彈性。雖然目前pmut的輸出功率仍小於傳統壓電傳感器，但其具有在結構設計上更大的彈性、水中良好的阻抗匹配性與低輸入電壓等優勢，故在未來極有可能成為新一代的超音波傳感器元件。
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論文名稱 : 
研究生 : 林福松
口試委員 : 黃致憲(指導教授)、林志隆(口試委員)、戴政祺(口試委員) 、陸振原(口試委員)
摘要-
聲學斷層掃描（acoustic tomography）是一種以非侵入性方式獲取目標區域的訊息的技術。在監控系統中目標區域的溫度訊息常常是監控中不可或缺的部分。而使用聲學斷層掃描的方式可以在不影響目標區域的狀況下重建出目標區域的二維溫度分佈圖。其中關鍵的挑戰是如何提高相對空間分佈和絕對溫度值的匹配準確性。
利用超音波測溫的方式，可以藉由聲波傳遞速度與介質溫度之關係，計算目標區域內的介質溫度。使用超音波陣列在目標區域內產生數十條超音波傳遞路徑，並根據所測得之各路徑的聲波速度，推算出二維平面上各點氣體的溫度。
本研究通過分析在二維平面上不同的網格形狀和超音波路徑的影響，提出了一種根據多個聲波傳導路徑重建溫度分佈的演算法並在matlab中實現。此演算法主要使用了空間之移動平均技術並使用六角網格進行溫度分佈之重建。對網格形狀與大小之選擇，本研究進行了數個模擬測試，共使用三種網格形狀（六角形分佈，正方形分佈和極座標分佈）分析重建溫度分佈的準確性。根據研究結果，發現六角形網格可以最準確地追蹤熱點的峰值溫度以及移動。在理想模型上可達所有聲速路徑上之平均溫度誤差小於1%，並可在熱點於正中心往外移動之情況下，感測到相對區域直徑3%之熱點移動，同時最高溫誤差小於10%。
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