近期 ，亿万先生MR微电子学院“产教融合”传来喜报。2020级硕士钻研生党员高云飞同学在上海微技术工业钻研院（SITRI）联聘导师娄亮博士的领导下 ，在基于微机械超声换能器（PMUT）的幼尺寸超声波流量计钻研方面获得沉要进展。成就在《Nature》旗下驰名工程类期刊《Microsystems & Nanoengineering》（SCI一区TOP ，2021年IF:8.006）颁发 ，并被国际电气与电子工程师学会微机电系统旗舰年会36th IEEE MEMS接管。高云飞同学为第一作者 ，娄亮博士为通讯作者。亿万先生MR为第一实现单元 ，上海微技术工业钻研院为合作单元。该钻研成就实现了MEMS器件与后端电路的系统集成 ，充分利用了微机电系统器件的幼尺寸、高机能特点 ，推进了MEMS器件在流量丈量领域中的工程化利用。
基于ScAlN压电微机械超声换能器的幼型时差超声波流量计 ，合用于幼直径利用
文章提要
文章概要：
时差超声波流量计是使用最宽泛的流量丈量设备之一。然而 ，传统的时差超声波流量计通 ；诖蟪叽绲奶逖沟缁荒芷 ，这限度了它们在幼直径管路中的利用。在本文中 ，我们开发了一种基于掺钪氮化铝(ScAlN)压电微机械超声换能器(PMUT)的幼型时差超声波流量计。拟议的时差超声波流量计蕴含两个基于PMUT的收发器和一个π型管路。PMUT器件蕴含13×13数主张方形单元 ，尺寸为2.8×2.8 mm2 ；赑MUT的幼型超声收发器在水中1 MHz的频率下显示出优良的发射活络度和接管活络度。此表 ，对π型管路的尺寸进行了优化 ，实现了82 ns/(m/s)的丈量活络度和优于15 dB的信噪比(SNR)。最后 ，我们将造作的幼型收发器集成到TDC-GP30平台中。尝试了局批注 ，开发的时差超声波流量计在直径为4 mm的管路中能够提供2-300 L/h的宽量程比 ，该管路内径幼于大无数报路的。时差超声波流量计的示值误差和沉复性误差别离在0.2%和1%以内。重要贡献如下：
（1）提出了一种通过优化PMUT结构尺寸和对其紧凑封装来实现超声收发器幼型化的设计步骤 ，克服了块材式超声换能器尺寸过大的弊端。其中 ，结构尺寸优化也可实现PMUT收发活络度最大化、与1 MHz匹配以及优良的指向性。
（2）提出了一种结合π形管段和高精度功夫丈量芯片的超声传输功夫丈量规划 ，极大的提高了丈量活络度和丈量精度。此表 ，钻研了π形管段的尺寸与信噪比和丈量活络度的关系 ，为现实设计分歧管径需要的超声波流量计提供了指南。
（3）设计和搭建了齐全的幼管径超声波流量计系统 ，实现了在4 mm幼管径中的流量丈量。通过湿式校准 ，流量计在2~300 L/h量程内的正确度在0.2%以内。扩大了PMUT在液体中的利用领域 ，同时扩大了传统超声波流量计丈量管路的尺寸下限。
图形提要
课题组介绍：
娄亮博士现任上海微技术工业钻研院（SITRI）工艺集成部门主任和亿万先生MR微电子学院联聘导师。娄博士课题组致力于微电机系统（MEMS）微型传感器芯片研发？蒲蟹较蛟毯幌抻谘沟绯⑸淦怠⒄穸萂EMS传感器的有关工艺及集成与系统等。
有关论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41378-023-00518-y
https://doi.org/10.1109/MEMS49605.2023.10052185
