Што такое ультрагукавой пераўтваральнік

Датчык (зонд) - гэта прылада, якая пераўтварае фізічную энергію ў і з яе. Ультрагукавой зонд пераўтворыць электрычную энергію ў акустычную і пераўтворыць акустычную энергію ў электрычную. Пераўтварэнне энергіі ажыццяўляецца. Такім чынам, ультрагукавы зонд таксама называюць ультрагукавым пераўтваральнікам, які можа выкарыстоўвацца як для перадачы, так і для прыёму ультрагукавых хваль і з'яўляецца ключавым кампанентам у сістэме ультрагукавога вызначэння дальнасці. Ультрагукавыя пераўтваральнікі ў асноўным ўключаюць механічныя ультрагукавыя пераўтваральнікі, электрычныя ультрагукавыя пераўтваральнікі і электраакустычныя ультрагукавыя пераўтваральнікі. Сярод іх электраакустычныя ультрагукавыя датчыкі ў асноўным складаюцца з п'езаэлектрычных крышталяў (электрастрыкцыйныя) і нікель-жалеза-алюмініевага сплаву (магнітастрыкцыйныя). Згодна з рознымі канструкцыямі, форма ультрагукавога пераўтваральніка ў асноўным мае форму калоны (пярэдняя і задняя металічныя пласціны маюць аднолькавы дыяметр), тып ражка (дыяметр пласціны пярэдняй крышкі празмерна паменшаны з-за формы дугі) і форму калоны з секцыяй пасярэдзіне.

А п'езаэлектрычны керамічны пераўтваральнік - гэта электраакустычны пераўтваральнік, які пераўтварае электрычную і акустычную энергію на аснове п'езаэлектрычнага і зваротнага п'езаэлектрычнага эфектаў пэўных крышталяў. П'езаэлектрычныя ультрагукавыя датчыкі ў асноўным складаюцца з п'езаэлектрычных пласцін. Ультрагукавы датчык, які складаецца з п'езаэлектрычных крышталяў, з'яўляецца зварачальным датчыкам, які пераўтварае электрычную энергію ў акустычную, і калі ён атрымлівае ультрагукавыя хвалі, ён таксама можа пераўтвараць акустычную энергію ў электрычную. П'езаэлектрычныя ультрагукавыя датчыкі працуюць з выкарыстаннем рэзанансу п'езаэлектрычнага крышталя. Структура некаторых монакрышталяў мае асіметрычныя характарыстыкі. Калі гэтыя матэрыялы падвяргаюцца знешняй нагрузцы і дэфармацыі, змены структуры ўнутранай рашоткі (дэфармацыя) разбураць зыходны макраскапічны стан электрычнай нейтральнасці, што прывядзе да палярызаванага электрычнага поля. (электрахімічны), створанае электрычнае поле (палярызацыя электрода) прапарцыянальна велічыні дэфармацыі. Гэта з'ява называецца станоўчым п'езаэлектрычным эфектам, які быў адкрыты братамі Кюры ў 1880 годзе. Пазней, у 1881 годзе, было дадаткова выяўлена, што такія монакрышталічныя матэрыялы таксама маюць адваротны п'езаэлектрычны эфект, гэта значыць, калі матэрыял, які мае станоўчы п'езаэлектрычны эфект, падвяргаецца прыкладзеным электрычным полем, узнікаюць напружанне і дэфармацыя, а таксама дэфармацыя і знешняе электрычнае поле. Проста прапарцыйна. Эксперыменты паказалі, што п'езаэлектрычны эфект і зваротны п'езаэлектрычны эфект у пэўных межах лінейныя. Гэта значыць, пры п'езаэлектрычным эфекце павярхоўная шчыльнасць зарада п'езаэлектрычнага крышталя прапарцыйная велічыні дэфармацыі. Калі дэфармацыя мяняе знак, зарад таксама мяняе знак. Пры адваротным п'езаэлектрычным эфекце адбываецца дэфармацыя п'езакрышталя пад дзеяннем знешняга электрычнага поля. Памер прапарцыянальны напружанасці электрычнага поля, і калі электрычнае поле адваротнае, дэфармацыя таксама адмяняецца. П'езаэлектрычныя пераўтваральнікі - гэта прылады, якія пераўтвараюць электрычную энергію і акустычную энергію з дапамогай п'езаэлектрычнага эфекту некаторых монакрышталічных матэрыялаў і электрастрыкцыйнага эфекту полікрышталічных матэрыялаў. Дзякуючы высокай электраакустычнай эфектыўнасці, вялікай магутнасці, структуры і формы могуць быць распрацаваны ў адпаведнасці з рознымі прылажэннямі, ён шырока выкарыстоўваецца ў галіне ультрагуку.

Ультрагукавыя п'езаэлектрычныя пераўтваральнікі дзеляцца на адзінкавыя і двухзондавыя. Рэжым аднаго зонда адносіцца да ультрагукавога датчыка набліжэння, які выкарыстоўваецца для перадачы як ультрагукавых хваль, так і ультрагукавых хваль, гэта значыць зонд выкарыстоўваецца як для перадачы, так і для прыёму. У рэжыме працы з адным зондам пры перадачы ультрагукавых хваль неабходна прыкласці да зонда напружанне больш за дзесяць вольт, некалькі дзесяткаў вольт ці нават сотні вольт, каб выклікаць механічную вібрацыю зонда. Гэтая механічная вібрацыя перадае вібрацыю п'езаэлектрычнай пласціны механічнай энергіі. Пераўтвараецца ў акустычную энергію для ўзбуджэння ультрагукавых хваль. Пры прыёме ультрагукавой хвалі афтэршок, створаны ультрагукавой хваляй, не знікае адразу, і амплітуда перададзенага сігналу больш відавочная, чым амплітуда рэха-сігналу, так што прымаючы бок памылкова генеруе хвалю, спароджаную вібрацыяй, як рэха. Памылкі вымярэнняў уплываюць на дакладнасць ультрагукавога датчыка вымярэння адлегласці. Традыцыйная практыка заключаецца ў спыненні перадачы, адтэрміноўцы перыяду часу, пазбяганні часу гэтага афтэршоку і пачатку прыёму рэха, што прыводзіць да сляпой зоны. Двайны зонд працуе, пасылаючы дзве ультрагукавыя хвалі і прымаючы ультрагукавыя хвалі з дапамогай таго ж зонда. З узроўню аналізу сляпой зоны з адным зондам рэжым працы з падвойным зондам можа цалкам ліквідаваць сляпую зону і павялічыць адлегласць вымярэння. Аднак у практычных прымяненнях, паколькі адлегласць паміж перадаючым і прымаючым зондамі невялікая, а гукавая хваля з'яўляецца дыфракцыйнай, хваля, выпраменьваная ультрагукавым перадаючым зондам, можа не адлюстроўвацца ад перашкоды, а непасрэдна абыходзіць прыёмны зонд, што прыводзіць да станоўчых вынікаў, такім чынам, сляпая зона ўсё яшчэ існуе.