тэарэтычны аналіз ультрагукавых пераўтваральнікаў вібрацыйнага рэжыму

Калі восевыя і радыяльныя электрамеханічныя фактары дыскавага п'езаэлектрычнага вібратара адносна моцныя, аднамерная тэорыя, створаная чыста радыяльнай мадэллю або чыстай таўшчынёй, недастаткова дакладная. Паміж тэарэтычным разліковым значэннем і эксперыментальным значэннем. Хібнасць ультрагукавых пераўтваральнікаў вялікая. Такім чынам, неабходна разумець эквівалентную схему рэжыму вібрацыі радыяльнай/таўшчынёвай сувязі п'езаэлектрычнага вібратара дыскавага тыпу і атрымаць ізатропны рэжым свабоднай вібрацыі дыскавага п'езаэлектрычнага вібратара пры некаторых прыблізных умовах. У параўнанні з аднамернай тэорыяй, двухмерная тэорыя больш дакладна адлюстроўвае дыяметр працэсу вібрацыі дыскавага п'езаэлектрычнага вібратара і эквівалентную схему п'езаэлектрычнага вібратара пры тоўстай сувязі. Каб прааналізаваць электрамеханічныя характарыстыкі дыскавага п'езаэлектрычнага вібратара, I ўяўляе напружанне і ток харчавання ўзбуджэння адпаведна, а F уяўляе зрушэнне і агульны ціск на адпаведных паверхнях адпаведна.

 Вядома, што п'езаэлектрычны вібратар зроблены з п'езаэлектрычнага керамічнага дыска PZT і палярызаваны ўздоўж восі z, а на абодвух канцах дыска ў якасці электрода нанесены пласт срэбра, і да абодвух канцоў электрода падаецца напружанне ўзбуджэння. Калі памер таўшчыні дыска значна адрозніваецца ад радыяльнага памеру, яго можна разглядаць як рэжым вібрацыі чыстай таўшчыні або рэжым вібрацыі чыста радыяльнай; наадварот, варта разгледзець праблему электрамеханічнай каардынацыі паміж таўшчынёй і радыяльным кірункам п'езаэлектрычнага керамічнага дыска. З ураўнення руху, гэта раўнанне п'езаэлектрыкі і раўнанне свабоднага зарада, можна атрымаць агульны ціск, які дзейнічае на тры паверхні дыска.

Працоўны дыяпазон частот ультрагукавога пераўтваральніка п'езаэлектрычнага дыскавага тыпу складае ад 2225 кГц. Калі існуе адносны рух паміж пераўтваральнікам і мэтай, якая вымяраецца, частата рэха-сігналу можа выйсці за межы працоўнага дыяпазону пераўтваральніка з-за эфекту Доплера. Ёсць два шляхі вырашэння гэтай праблемы: па-першае, выкарыстанне двух або больш пераўтваральнікаў з рознымі рэзананснымі (цэнтральнымі) частотамі для фарміравання масіва, гэта значыць накладанне палос частот некалькіх пераўтваральнікаў павінна пашырыць пераўтваральнік і паласу прапускання масіва; камбінаваная структура пераўтваральніка выкарыстоўваецца для таго, каб частата прыёму пераўтваральніка была паласой прапускання ў дыяпазоне перадачы ультрагукавога датчыка вымярэння адлегласці.

 Першы ўяўляе сабой структуру вялікага масіва, якая часта выкарыстоўваецца падводным гідралакатарам; апошняя з'яўляецца структурнай схемай, прапанаванай у гэтым артыкуле, якая выкарыстоўвае невялікія памеры, нізкі кошт і высокую адчувальнасць пераўтваральніка і размяркоўвае пераўтваральнік як дапаможны прыёмнік пры ціску. Вакол электрычнага дыскавага пераўтваральніка (прыёмнага і перадаючага тыпу) утвораны круглы шэраг пераўтваральнікаў, які дазваляе камбінаванаму пераўтваральніку прымаць рэха-сігналы за межамі дыяпазону п'езаэлектрычнага дыскавага пераўтваральніка. У якасці датчыка далёкасці, усталяванага на аўтамабілі, больш практычна мець магчымасць надзейна выяўляць рухомы аб'ект, які набліжаецца з высокай хуткасцю, чым выяўляць рухомы аб'ект, які знаходзіцца далёка. З эфекту Доплера можна даведацца, што калі ультрагукавая хваля дзейнічае на сустрэчную хуткасную рухомую мішэнь, частата рэха-сігналу, адбітага назад, будзе зрушана ўверх (вышэй, чым частата перададзенага сігналу). Для гэтага ніжняя рабочая частата кальцавой рашоткі ультрагукавога датчыка адлегласці павінна быць вышэй, чым верхняя рабочая частата першаснага пераўтваральніка.