双向声束PMUT阵列

一秒千次双向测流

利用V形双向声束同步收发，一举突破传统超声流量计的帧率瓶颈。

赵雷 · Yang, Chong Lin · Lu, Yipeng

Microsystems and Nanoengineering 2025

参数信息

帧率

1000 Hz

阵列尺寸

3.6 mm

通道数

5

工作频率

250 kHz

主瓣角度

27 °

主瓣角度

153 °

线性度

0.997

技术优势

双向同步测流

V 形声束的两个主瓣同时向上游和下游发射，上下游 ToF 无需轮换即可一次获得。

帧率提升千倍

传统方案两拍才完成一次上下游测量，本工作一拍完成，1 秒内可做 1000 次完整测量。

微小尺寸

整个相控阵只有 3.6 mm × 3.6 mm，便于集成到小口径或狭窄管路中。

应用场景

• 高帧率流量监测：用 V 形双向声束同步测上下游，帧率提升千倍，适合捕捉瞬时流量波动。
• MEMS超声换能器：3.6 mm × 3.6 mm 的 PMUT 相控阵可直接替代传统块体换能器对，缩小流量计体积。
• 流体检测：在 0.5–35 L·min⁻¹ 范围内以 0.997 线性度测气流，可覆盖多数管道流量监测场景。
• 微型化声学器件：用光栅瓣形成 V 形声束，无需外部声透镜或机械扫描即可实现双向发射。