超声超构换能器的蓬勃发展

主要观点总结

该综述论文介绍了超声超构换能器技术的最新研究突破，阐述了换能器如何高效执行多种任务，并讨论了面临的挑战和解决方案。文章详细讨论了超声系统的适用性关键要求，以及新型超构换能器在提高系统性能和效率方面的潜力。

关键观点总结

关键观点1: 超声系统的适用性关键要求

超声系统的适用性关键在于低硬件复杂性和低功耗。这些要求尚未在现有系统中完全实现。

关键观点2: 新型超构换能器的介绍

超构换能器是一种具有超越单纯转换功能的新型器件，能够高效执行聚焦、能量收集、波束形成、数据通信或模式滤波等任务。

关键观点3: 制造方法的挑战与解决方案

压电换能器的制造方法通常具有产量低和通用性差的缺点，但增材制造和微加工解决方案可以克服这些限制，使制造工艺更省时、更经济。

关键观点4: 聚焦和全向换能器的重要性

聚焦和全向换能器在超声系统中非常重要，可以提高图像分辨率和穿透力，以及在大覆盖面积应用中的性能。

关键观点5: 模式选择、转换和滤波

选择合适的波形模式是超声检测的重要考虑因素，影响到检测结果的准确性和有效性。超构材料可用于执行模式选择、转换和滤波任务。

关键观点6: 面临的挑战和可能限制广泛使用的因素

尽管超构换能器具有潜在优势，但处理非常大的设计空间的复杂性、可调谐超构材料技术的成熟度、专用电子接口和嵌入式信号处理程序的同步发展等可能是限制其广泛使用的因素。

文章预览

提高超声系统在原位、实时工作中的适用性的关键要求是低硬件复杂性和低功耗。这些特性在现有超声系统中尚未实现，因为超声检测通常是通过相控阵列来完成的，该阵列包含大量单独控制的压电换能器，并生成大量数据。为了最大限度地降低能耗和计算需求，可以构思出具有超越单纯转换功能的新型器件，即超构换能器（meta-transducers）。 据麦姆斯咨询报道，近日，意大利博洛尼亚大学（University of Bologna）的Luca De Marchi副教授在IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control期刊上发表了题为“The blossoming of Ultrasonic Meta-Transducers”的综述论文：介绍了近期在超声超构换能器技术方面取得的研究突破，这些突破使换能器能够高效执行诸如聚焦、能量收集、波束形成、数据通信或模式滤波等任务，并讨论了广泛采用这些解决方案所面临的挑战 ………………………………