An Air-Coupled Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer (PMUT) for Object Detection

Abstract

[ES] Este estudio consta de dos partes. En la primera parte, se estudiaron los transductores ultrasónicos piezoeléctricos micromecanizados (pMUT) de PZT bajo la aplicación de tensiones de CC. Se demostró que su nivel de presión sonora de salida mejoraba en 10,7 dB y su ancho de banda mecánico aumentaba en un 53% bajo una tensión continua de 20 voltios. La segunda parte del estudio se centra en el rendimiento y la aplicación de los pMUT de AlScN para la detección de objetos. Se llevó a cabo un minucioso proceso de caracterización de un conjunto de pMUT y se seleccionó la más adecuada para la detección de objetos acoplados al aire. La pMUT seleccionada se utilizó con la Técnica de Enfoque de Apertura Sintética (SAFT) para la detección de objetos. Esta tesis comienza introduciendo el entorno en el que se ha desarrollado el trabajo. A continuación, se presentarán las pMUTs y se discutirá su aplicación para la detección de objetos. A continuación, se discutirán detalladamente los principales elementos de diseño de las pMUTs. A continuación, se presentarán los resultados de ambas partes de este estudio. Al final, se presentarán las conclusiones y perspectivas con algunos puntos para futuros trabajos.

[EN] This study consists of two parts. In the first part, PZT Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers (pMUTs) were studied under the application of DC voltages. It was shown that their output sound pressure level was improved by 10.7dB and their mechanical bandwidth increased by 53 per cent under a 20-volt DC bias. The second part of the study focuses on the performance and application of AlScN pMUTs for object detection. An elaborate characterisation process was performed on a set of pMUTs and the most suitable one for air-coupled object detection was selected. The selected pMUT was used with the Synthetic Aperture Focusing Technique (SAFT) for object detection. This thesis starts by introducing the environment in which the work was developed. Then pMUTs will be introduced and their application for object detection will be discussed. Next, The major design elements of pMUTs will be elaborately discussed. Then, the results of both parts of this study will be presented. In the end, the conclusions and perspectives will be presented with some points for future work.