Radiale vibrasiemodus van die ultrasoniese transducer

Modellering en eksperiment van ultrasoniese transducer in die lug medium, die frekwensie band van die ultrasoniese sensor is oor die algemeen smal, wat sy opsporingsprestasie vir hoëspoed-bewegende teikens direk beïnvloed. Ten einde die smal band van die ultrasoniese sensor op te los, kan 'n mikro-miniatuur transducer gebruik word as 'n hulp ontvanger in die gekombineerde ultrasoniese transducer om die ontvangs bandwydte van die gekombineerde transducer te verbreed. Die omskakelaar is 'n buigspanning tipe metaal piëzo-elektriese saamgestelde transducer, wat saamgestel is uit twee dun vorm metaal dun skulpe wat 'n piëzo-elektriese keramiek wafer (piëzo-elektriese vibrator) gepolariseer in die dikte rigting. Onder die opwekking van die ultrasoniese frekwensie wisselende elektriese veld, word die hoë-impedansie en klein-radius strekvibrasie van die piëzo-elektriese vibrator omgeskakel in 'n lae-impedansie, groot-as verplasing van die dun metaal dop holte, en die ultrasoniese golf word uitgestraal na die lug medium. Omgekeerd, wanneer die ultrasoniese golwe op die transducer inwerk, word die dun metaaldop vervorm, wat veroorsaak dat die piëso-elektriese vibrator radiale strekvibrasie ondergaan en 'n afwisselende lading tussen die twee elektrodes genereer. Dit is die basiese werkbeginsel van die transducer as 'n ultrasoniese kragopwekker en -ontvanger. Dit is baie geskik om klein verplasing, ligte gewig, groot slag mikro-verplasing dryf en mikro-klein ultrasoniese ontvanger met laer resonansie frekwensie te maak. 'N effekte van die materiaal en strukturele parameters van die ultrasoniese afstand transducer op sy radiale en longitudinale modusse van vibrasie is 'n voorvereiste vir die ontwerp en vervaardiging van die transducer.

Radiale vibrasiemodus van die transducer

Die radiale vibrasiemodus van die ultrasoniese omvangsbepaling sensor is nou verwant aan die toegepaste opwekking elektriese veld, die materiaal en strukturele parameters van die piëzo-elektriese vibrator tussen hulle word hieronder afgelei. Die piëso-elektriese vibrator is gepolariseer langs die Z-as rigting (dws die aksiale rigting), sy radius is Ro, en sy dikte is ho; die onderkant van die tydren is in die vorm van 'n ring, sy buitenste deursnee is Ro, en sy binnedeursnee is R, met die veronderstelling dat afwisselende piëso-elektrisiteitsveld op die twee sirkelvormige vlakke van die vibrator toegepas word, en die spanningsvektor T en die elektriese veldsterktevektor E is onafhanklike veranderlikes, en die vervormingsvektor S en die elektriese verplasingsvektor D is dan die afhanklike veranderlikes, (r) vorm Die piëzo-elektriese vergelyking kan uitgedruk word waar s die elasties-aanpasbare konstante matriks van die piëzo-elektriese materiaal onder konstante elektriese veldtoestande is, d die piëzo-elektriese spanningskonstante matriks voorstel, en T die vrye diëlektriese konstante matriks van die piëzo-elektriese materiaal is. frekwensie van die transducer.

Aangesien die hoogte H van die behuising klein is, dit wil sê die normale vibrasie van die ultrasoniese afstandmetingsensor kan ongeveer bestudeer word volgens die simmetriese vibrasie van die sirkelvormige dun plaat wat deur die omtrek vasgedruk is. Dit is bekend dat 'n sirkelvormige dun plaat 'n radius van R het, is simmetries om die Z-as, en die las wat op die grens daarvan toegepas word, is ook simmetries om die Z-as, dus moet die elastiese geboë oppervlak van die dun plaat simmetries om die Z-as wees. Daarom kan die ontleding van die vrye vibrasie van die dun plaat in die poolkoördinaatstelsel hierdie probleem vereenvoudig. Laat die defleksie van die sirkelvormige dun plaat op enige oomblik t tydens die vibrasieproses .dan beskryf die vrye vibrasie-differensiaalvergelyking die perifere toebroodjie-tipe uitgedruk kan word.

Langafstand ultrasoniese transducer

Ultrasoniese transducer met fisiese eienskappe