ما هو محول بالموجات فوق الصوتية

محول الطاقة (المسبار) هو جهاز يحول الطاقة المادية إلى الداخل والخارج. يقوم مسبار الموجات فوق الصوتية بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة صوتية وتحويل الطاقة الصوتية إلى طاقة كهربائية. يتم تحقيق تحويل الطاقة. لذلك، يُطلق على مسبار الموجات فوق الصوتية أيضًا اسم محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية، والذي يمكن استخدامه لإرسال واستقبال الموجات فوق الصوتية، وهو مكون رئيسي في نظام تحديد المدى بالموجات فوق الصوتية. تشتمل محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية بشكل أساسي على محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية الميكانيكية ومحولات الطاقة الكهربائية بالموجات فوق الصوتية ومحولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية الكهربائية. من بينها، تتكون أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية الكهروصوتية بشكل أساسي من بلورات كهرضغطية (تضيق كهربائيًا) وسبائك الألومنيوم والنيكل والحديد (تضيق مغناطيسي). وفقًا لتصميمات مختلفة، فإن شكل محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية له بشكل أساسي شكل عمود (ألواح الغطاء المعدنية الأمامية والخلفية لها نفس القطر)، ونوع قرن (يتم تقليل قطر لوحة الغطاء الأمامي بشكل مفرط بواسطة شكل القوس)، وشكل عمود مع قسم في المنتصف.

أ محول الطاقة الخزفي الكهرضغطي هو محول طاقة كهروصوتي يحول الطاقة الكهربائية والصوتية بناءً على التأثيرات الكهرضغطية والكهرضغطية العكسية لبعض البلورات. تتكون أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية الكهرضغطية بشكل أساسي من رقائق كهرضغطية. جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية المكون من بلورات كهرضغطية هو جهاز استشعار عكسي يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة صوتية، وعندما يستقبل الموجات فوق الصوتية، يمكنه أيضًا تحويل الطاقة الصوتية إلى طاقة كهربائية. تعمل أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية الكهرضغطية باستخدام رنين البلورة الكهرضغطية. هيكل بعض المواد البلورية المفردة له خصائص غير متماثلة. عندما تتعرض هذه المواد للضغط والتوتر الخارجي، فإن تغييرات هيكل الشبكة الداخلية (التشوه) ستدمر الحالة العيانية الأصلية للحياد الكهربائي، مما يؤدي إلى مجال كهربائي مستقطب. (كهروكيميائي)، يتناسب المجال الكهربائي المتولد (استقطاب القطب) مع حجم الانفعال. تسمى هذه الظاهرة التأثير الكهرضغطي الإيجابي، والذي اكتشفه الأخوان كوري في عام 1880. وبعد ذلك، في عام 1881، تم اكتشاف أن هذه المواد البلورية المفردة لها أيضًا تأثير كهرضغطية عكسي، أي عندما تتعرض مادة لها تأثير كهرضغطية إيجابي إلى مجال كهربائي مطبق، يتم توليد الإجهاد والانفعال، ويتشكل الإجهاد والمجال الكهربائي الخارجي. فقط متناسب. أظهرت التجارب أن التأثير الكهرضغطي والتأثير الكهرضغطي العكسي ضمن حد معين خطيان. وهذا يعني أنه في التأثير الكهرضغطي، تتناسب كثافة الشحنة السطحية للبلورة الكهرضغطية مع حجم الانفعال. عندما يغير الانفعال الإشارة، فإن الشحنة تغير الإشارة أيضًا. في حالة التأثير الكهرضغطي العكسي، تجهد البلورة الكهرضغطية تحت تأثير المجال الكهربائي الخارجي. ويتناسب الحجم مع شدة المجال الكهربائي، وعندما يتم عكس المجال الكهربائي، يتم عكس الإجهاد أيضًا. محولات الطاقة الكهربائية الانضغاطية هي أجهزة تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية والطاقة الصوتية باستخدام التأثير الكهرضغطي لبعض المواد البلورية المفردة والتأثيرات الكهربائية للمواد متعددة البلورات. نظرًا لكفاءتها الكهروصوتية العالية، وقدرة الطاقة الكبيرة، ويمكن تصميم الهيكل والشكل وفقًا لتطبيقات مختلفة، فإنه يستخدم على نطاق واسع في مجال الموجات فوق الصوتية.

تنقسم محولات الطاقة الكهرضغطية بالموجات فوق الصوتية إلى مسبار واحد ومسبار مزدوج. يشير وضع المسبار الفردي إلى محول طاقة بالموجات فوق الصوتية الذي يتم استخدامه لنقل كل من الموجات فوق الصوتية والموجات فوق الصوتية، أي أن المسبار يستخدم لكل من الإرسال والاستقبال. في وضع تشغيل المسبار الفردي، عند إرسال الموجات فوق الصوتية، من الضروري تطبيق جهد يزيد عن عشرة فولت، أو عدة عشرات من الفولتات أو حتى مئات الفولتات على المسبار لإحداث اهتزاز ميكانيكي للمسبار. يقوم هذا الاهتزاز الميكانيكي بتمرير اهتزاز الرقاقة الكهرضغطية إلى طاقة ميكانيكية. تحويلها إلى طاقة صوتية لإثارة الموجات فوق الصوتية. عند تلقي الموجات فوق الصوتية، لا تختفي الهزات الارتدادية الناتجة عن الموجات فوق الصوتية على الفور، وتكون سعة الإشارة المرسلة أكثر وضوحًا من سعة إشارة الصدى، بحيث يولد الطرف المتلقي عن طريق الخطأ الموجة الناتجة عن الاهتزاز كصدى. تؤثر أخطاء القياس على دقة مستشعر قياس المسافة بالموجات فوق الصوتية. الممارسة التقليدية هي إيقاف الإرسال، وتأخير الفترة الزمنية، وتجنب وقت هذه الهزة الارتدادية والبدء في استقبال الصدى، مما يؤدي إلى المنطقة العمياء. يعمل المسبار المزدوج عن طريق إرسال موجتين فوق صوتيتين واستقبال موجات فوق صوتية باستخدام نفس المسبار. من مستوى تحليل المنطقة العمياء للمسبار الواحد، يمكن لوضع تشغيل المسبار المزدوج إزالة المنطقة العمياء تمامًا وزيادة مسافة القياس. ومع ذلك، في التطبيقات العملية، نظرًا لأن المسافة بين مسبار الإرسال ومسبار الاستقبال صغيرة، والموجة الصوتية حيادية، فإن الموجة المنبعثة من مسبار الإرسال بالموجات فوق الصوتية قد لا تنعكس بواسطة العائق، ولكنها تتجاوز مباشرة مسبار الاستقبال، مما يؤدي إلى الإيجابيات، وبالتالي، لا تزال المنطقة العمياء موجودة.