الاهتزاز المحوري لمحولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية

هيكل القرص متعدد العقد محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية ، وظيفة القرن هي تضخيم سعة الموجات فوق الصوتية، ويمكن للقرص الكبير تحسين توجيه محول الطاقة. مبدأ العمل لهذا النوع من محولات الطاقة هو توصيل بوق مخروطي طولي وهزاز كهرضغطية طولي لاهتزاز وسط الهواء. عند حدوث اهتزاز متعدد الأوضاع، سيتم إنتاج دوائر متعددة الطبقات على القرص الضغطي. على جانبي دائرة النغمة، تهتز نقاط الاهتزاز الموجودة على سطح القرص بأطوار متقابلة، بحيث يضعف المجال الصوتي المشع بإلغاء الطور المعاكس. ومن أجل التغلب على هذا القصور، يمكن تغيير سمك أحد الأقراص الجانبية لدائرة الميل بواسطة الطول الموجي لتشكيل أخدود مقعر ومحدب لتعويض فرق الطور بين دوائر الميل، وبالتالي تحسين كفاءة الإشعاع لمحول الطاقة. 

هناك العديد من المؤسسات البحثية والمصنعين ذات الصلة في الداخل والخارج لتطوير وإنتاج مثل هذه المنتجات محول المسافة بالموجات فوق الصوتية . تطوير محولات طوبوغرافية بالموجات فوق الصوتية بمسافة عمل تبلغ حوالي 15 مترًا (المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية ومشروع تمويل البرنامج الوطني، ومحولات الطاقة المستوية التي تنتجها شركة Milltronics الكندية، تنتمي جميعها إلى محولات قرصية ذات أطوال موجية متعددة.

تظهر التجارب أنه عندما يعمل محول الطاقة بتردد 24 كيلو هرتز ويكون قطر القرص أكبر من 240 مم. يتميز محول الطاقة للقرص متعدد الأجزاء بمزايا الحساسية العالية ومسافة العمل الكبيرة (حوالي 15 مترًا) ومفصل متعدد الموجات بنصف زاوية صغيرة. عيوب دائرة استشعار المسافة بالموجات فوق الصوتية كبيرة الحجم ومعقدة بعملية التصنيع.

مخطط محول الطاقة الساندويتش عبارة عن هيكل محول طاقة بالموجات فوق الصوتية النموذجي الذي يتكون من لوحة غطاء أمامية وخلفية وهزاز كهرضغطية ومسمار ضغط. حيث يكون الغطاء الخلفي بشكل عام على شكل أسطوانة؛ يكون الغطاء الأمامي في الغالب على شكل قرن مخروطي لزيادة مساحة الإشعاع في التطبيق الصوتي تحت الماء، وعادةً ما يتم قطع التوهج أو قطعه جزئيًا ليناسب هيكل المصفوفة؛ الهزازات الكهرضغطية الموجودة في المنتصف هي في الغالب عبارة عن أقراص خزفية كهرضغطية مستقطبة طوليًا، أو يمكن أن تكون عبارة عن أنابيب سيراميك كهرضغطية مستقطبة شعاعيًا. يتم استخدام براغي الضغط عالية القوة لربط الأغطية الأمامية والخلفية والهزازات الكهرضغطية. تم اقتراح هيكل محول الطاقة لأول مرة من قبل الفيزيائي الفرنسي لانج زيوان، لذلك يُعرف أيضًا باسم محول لانجفين.

محولات الطاقة التي تنتجها شركة Bindicator في الولايات المتحدة، وسلسلة WSS من محولات المستوى من شركة Sense of Germany، وسلسلة XTC/XPS من محولات المستوى من شركة Milltronics في كندا تتبنى أيضًا هيكل الساندويتش. ك مستشعر قياس المسافة ، تردد عمل محول الطاقة الساندويتش يتراوح بشكل عام بين 15 كيلو هرتز و60 كيلو هرتز، وقيمة الذروة إلى الذروة لجهد النبض لإثارة الهزاز الكهرضغطي عادة ما تكون 3200 فولت، ويتم إرفاق طبقة مطابقة صوتية جيدة بسطح الإشعاع. محولات الطاقة هذه قادرة على إنتاج طاقة صوتية عالية. محول الطاقة الساندويتش ضخم ومكلف، ويستهلك الكثير من الطاقة، ولكنه مناسب للاستخدام في المواقف التي تتطلب طاقة عالية أو دفعًا كبيرًا.