محول بالموجات فوق الصوتية الكهروإجهادية

محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية هي في الأساس فئة من أجهزة تحويل الطاقة الكهروميكانيكية، والتي يمكن تقسيمها إلى أنواع كهرضغطية وكهرومغناطيسية وتقبُّض مغناطيسي وفقًا لمبادئ عملها. في الوقت الحاضر، محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية الشائعة هي عمومًا كهرضغطية، والتي تعمل باستخدام التأثيرات الكهرضغطية الإيجابية والسلبية للمواد الكهرضغطية. تُجبر المادة الكهرضغطية على توليد شحنة كهربائية، وهو ما يسمى التأثير الكهرضغطي الإيجابي. على العكس من ذلك، عندما يتم تطبيق مجال كهربائي على المادة الكهرضغطية، فإن المادة الكهرضغطية سوف تنتج تشوهًا ميكانيكيًا وضغطًا ميكانيكيًا. وتسمى هذه الظاهرة بالتأثير الكهروضغطي العكسي. عندما يطبق مستشعر محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية المجال الكهربائي كإشارة متناوبة، يمكن إثارة أشكال مختلفة من الموجات المرنة في المادة الكهرضغطية. عندما يتزامن تردد المجال الكهربائي المتناوب مع تردد الرنين الميكانيكي للمادة الكهرضغطية، تكون المادة الكهرضغطية في حالة رنين ميكانيكي وتصبح هزازًا كهرضغطية. إذا كان تردد الرنين الميكانيكي في طيف الموجات فوق الصوتية، فإن الموجة الميكانيكية التي يرسلها الهزاز الكهرضغطي هي موجة فوق صوتية.

في تكنولوجيا الاختبار بالموجات فوق الصوتية، مسبار الإرسال بالموجات فوق الصوتية والاستقبال يمكن تصنيع مسبار المدى بالموجات فوق الصوتية بشكل منفصل باستخدام التأثيرات الكهرضغطية الإيجابية والسلبية. نظرًا لأن التأثير الكهرضغطي قابل للعكس، فإن معظم مجسات الموجات فوق الصوتية تقوم بالإرسال والاستقبال.

يمكن تقسيم أجهزة استشعار قياس المسافة بالموجات فوق الصوتية إلى ثلاثة نطاقات: كبيرة ومتوسطة وصغيرة وفقًا لمسافة عملها. من بينها، مسافة الكشف ذات المدى الصغير أقل من 2 متر، وتردد العمل بين 90-300 كيلو هرتز؛ مسافة الكشف متوسطة المدى حوالي 20 مترًا، وتردد العمل بين 90 كيلو هرتز؛ الكبيرة 300 كيلو هرتز مستشعر محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية حوالي 50 مترًا، وتردد العمل بين 20-30 كيلو هرتز. بالإضافة إلى ذلك، يوجد مستشعر نطاق الصوت الذي تزيد مسافة اكتشافه عن 50 مترًا وتردد التشغيل حوالي 10 كيلو هرتز.