Aksiale vibrasie van ultrasoniese transducers

Die struktuur van die multi-node skyf ultrasoniese transducers , die horingfunksie is om die ultrasoniese amplitude te versterk, en die groot skyf kan die transducer se wysing verbeter. Die werksbeginsel van hierdie tipe transducer is om 'n longitudinale koniese horing en die longitudinale piëso-elektriese vibrator te verbind om die lugmedium te vibreer. Wanneer multi-modus vibrasie voorkom, sal veelvuldige toonhoogtesirkels op die piëzo-skyf gevorm word. Aan beide kante van die toonhoogtesirkel het die vibrasiepunte op die oppervlak van die skyf vibreer teenoorgestelde fases, sodat die uitgestraalde klankveld deur die teenoorgestelde fase-kansellasie verswak word. Om hierdie tekortkoming te oorkom, kan die dikte van een syskyf van die steeksirkel met 'n golflengte verander word om 'n konkaaf-konvekse groef te vorm om die faseverskil tussen die steeksirkels te kompenseer, en sodoende die stralingsdoeltreffendheid van die omskakelaar te verbeter. 

Daar is baie verwante navorsingsinstellings en vervaardigers by die huis en in die buiteland om sulke te ontwikkel en te vervaardig ultrasoniese afstand bereik transducer . Ontwikkeling van ultrasoniese topografie-omskakelaars met 'n werkafstand van ongeveer 15m (Nasionale Natuurwetenskapstigting en Nasionale Programbefondsingsprojek, vlaktransduktors wat deur Kanada se Milltronics Company vervaardig word, behoort almal aan multi-golflengte skyf-omskakelaars.

Eksperimente toon dat wanneer die transducer teen 'n frekwensie van 24 kHz werk en die deursnee van die skyf groter as 240 mm is. Die transducer van die multi-segment skyf het die voordele van hoë sensitiwiteit, groot werkafstand (ongeveer 15m) en klein straal halfhoek multi-golf gewrig. Die nadele van die ultrasoniese afstand sensor kring is die groot grootte en ingewikkeld deur die vervaardiging proses.

Die toebroodjie-omskakelaardiagram is 'n tipiese ultrasoniese transduktorstruktuur wat bestaan ​​uit 'n voor- en agterdekplaat, 'n piëso-elektriese vibrator en 'n spanningskroef. Waar die agterste deksel gewoonlik in die vorm van 'n silinder is; die voorblad is meestal in die vorm van 'n koniese horing om die bestralingsarea in die onderwater akoestiese toepassing te vergroot, die opvlam word gewoonlik gesny of gedeeltelik gesny om by die skikkingstruktuur te pas; Die piëzo-elektriese vibrators in die middel is meestal longitudinaal gepolariseerde piëzo-elektriese keramiekskywe, of hulle kan radiaal gepolariseerde piëzo-elektriese keramiekbuise wees. Hoësterkte spanningskroewe word gebruik om die voor- en agterdeksels en piëso-elektriese vibrators vas te maak. Die omskakelaarstruktuur is die eerste keer deur die Franse fisikus Lang Zhiwan voorgestel, dus staan ​​dit ook bekend as die Langevin-omskakelaar.

Die omsetters wat deur Bindicator van die Verenigde State vervaardig word, die WSS-reeks vlakomskakelaars van Sense of Germany, en die XTC/XPS-reeks vlaktransduktors van Milltronics van Kanada neem ook 'n toebroodjiestruktuur aan. As 'n afstandmeetsensor , die werkfrekwensie van die toebroodjie-omskakelaar is oor die algemeen tussen 15khz en 60 kHz, en die piek-tot-piek waarde van die polsspanning vir die opwinding van die piëzo-elektriese vibrator is gewoonlik 3200 V, en 'n goeie akoestiese bypassende laag is aan die stralingsoppervlak geheg. Sulke omskakelaars is in staat om hoë akoestiese energie te produseer. Die toebroodjie-omskakelaar is lywig en duur, en verbruik baie krag, maar dit is geskik om te gebruik in die situasies waar hoë krag of groot stukrag vereis word.