كيف يعمل محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية

الصوت الذي يمكن للناس سماعه يرجع إلى اهتزاز الأشياء. تردده يقع ضمن نطاق مستشعر الموجات فوق الصوتية 20HZ-20KHZ. إذا تجاوزت 20 كيلو هرتز، تسمى موجة فوق صوتية، وإذا كانت أقل من 20 هرتز، تسمى موجة تحت صوتية. ترددات الموجات فوق الصوتية شائعة الاستخدام هي عشرات كيلو هرتز-عشرات ميجا هرتز.

الموجات فوق الصوتية هي نوع من التذبذب الميكانيكي في الوسط المرن، ولها شكلين: التذبذب العرضي (موجة القص) والتذبذب الطولي (الموجة الطولية). تطبيق تعتمد محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية في الصناعة بشكل أساسي التذبذب الطولي. يمكن أن تنتشر الموجات فوق الصوتية في الغازات والسوائل والمواد الصلبة بسرعات مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، فهو يتميز أيضًا بظاهرة الانكسار والانعكاس، كما أنه يعاني من التوهين أثناء الانتشار. تنتشر الموجات فوق الصوتية في الهواء، ويكون ترددها منخفضًا، بشكل عام عشرات كيلوهرتز، بينما في الحالة الصلبة والسائلة، يمكن أن يكون التردد أعلى. وهو يضعف بشكل أسرع في الهواء، ولكنه ينتشر في السوائل والمواد الصلبة بتوهين أقل وانتشار أبعد. باستخدام خصائص الموجات فوق الصوتية، يمكن تحويلها إلى أجهزة استشعار بالموجات فوق الصوتية المختلفة، مقترنة بدوائر مختلفة، في أجهزة وأجهزة مختلفة، وتستخدم على نطاق واسع في الاتصالات والأجهزة الطبية والجوانب الأخرى.

المواد الرئيسية لأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية هي محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية الكهروإجهادية (تضيق كهربائي) وسبائك النيكل والحديد والألمنيوم (تضيق مغناطيسي). تشتمل المواد المقيدة كهربيًا على تيتانات زركونات الرصاص (PZT) وما شابه. يتكون مستشعر الموجات فوق الصوتية من بلورات كهرضغطية وهو مستشعر قابل للعكس، يمكنه تحويل الطاقة الكهربائية إلى تذبذبات ميكانيكية لتوليد موجات فوق صوتية. وفي الوقت نفسه، عندما تتلقى الموجات فوق الصوتية، يمكن أيضًا تحويلها إلى طاقة كهربائية، لذلك يمكن تقسيمها إلى أجهزة إرسال أو أجهزة استقبال. يمكن لبعض أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية الإرسال والاستقبال. صغيرة فقط يتم تقديم محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية هنا، ويختلف الإرسال والاستقبال قليلاً. إنها مناسبة للنقل في الهواء  وتردد العمل.