压电MEMS超声波换能器在罐体中发射超声波，然后测量被液体表面反射的波，从而得到一个很小的模仿机械波（需求扩大）。发射波与反射波之间的时间差与液体的距离成正比。模仿前端（AFE）将MEMS波形扩大并将信号转化为表示飞行时间（或液体深度两倍）的积分电压。模数转化器（ADC）将该电压转化成数字信号，以作为运行软件的微控制器的输入。时钟、PLL和振荡器电路是数字电路的支撑模块，偏置电流发生器、电压调节器和带隙基准是模仿电路的支撑模块。射频（RF）发送器将数据发送到网关。Arm Cortex-M3微控制器与模仿电路和RF发送器相连。假如将来咱们计划增加不锈钢风差压变送器，还需求多路复用器，但对于本白皮书，咱们不考虑这两个元素。

据麦姆斯咨询介绍，佛山防爆温度变送器运用超声波来探测传感器与其他物体之间的距离。它们能够将电能转化为机械能，并且在大多数状况下，还能将机械能转化回电能。正是这种功用的二元性使得超声波换能器能够向物体或界面发射压力波，并能够在这些波被反射回源时探测它们。虽然在日常生活中有着广泛的运用，但与其它竞赛技能比较，传统的超声波换能器更粗笨、更耗电、更贵重。这限制了它们的运用，特别是在消费领域，但这种状况因为MEMS技能的运用而正在快速改变。

行将上市的新一代小型化超声波换能器的功耗比前代产品低了一个数量级。没有什么比当前咱们开发并实施在体系中的PMUT更合适的例子了。PMUT由一个悬浮在腔体上的压电薄膜组成，压电薄膜通常为锆钛酸锌（PZT）或氮化铝（AlN）资料。当在膜上施加电脉冲时，膜会振荡并直接在它接触的介质中产生声波。当规划刚好为共振频率时，PMUT能够用十分小的功率产生大量的能量。图2显现了PMUT横截面示意图，能够经过调整膜厚度和直径巨细来优化给定介质的共振频率。PMUT能够运用成熟的硅基半导体制作工艺来出产。因而与许多竞赛技能比较，它们能够适用于低成本的大批量运用，更重要的是，它们还能够与CMOS无缝集成，从而在一颗芯片上完成完整的传感体系。

PMUT规划的第一步，咱们差压传感器批发运用被称作“有限元分析（FEA）”的技能来进行PMUT仿真。经过有限元分析，能够将描绘结构行为的杂乱的微分方程转化为代数表达式，以简化成数值求解。在规划中咱们能够选用多种FEA办法：用于探索规划概念、执行规划性能的功用验证，以及优化规划。FEA能够探究真实国际里非理想几许形状、制作加工和资料属性的变化，十分合适处理边界条件杂乱的问题。

FEA工具依赖于将仿真结构划分为低阶有限元或网格来近似求解。此进程经过自动网格函数的辅佐，可有效地对结构进行分区。在需求的地方进行网格细化，规划人员能够获得一组精确的仿真成果。经过将网格与来自电、机械和热域的其他信息相结合，耦合的场模块可用于一起求解静电、耦合电机械学、压电、压阻、阻尼效应和其他特性。