Axiální vibrace ultrazvukových měničů

Struktura víceuzlového disku ultrazvukové měniče , funkcí klaksonu je zesílit ultrazvukovou amplitudu a velký disk může zlepšit nasměrování měniče. Princip činnosti tohoto typu měniče spočívá ve spojení podélného kuželového zvukovodu a podélného piezoelektrického vibrátoru pro rozvibrování vzduchového média. Když dojde k vibracím ve více režimech, na piezo kotouči se vytvoří více roztečných kružnic. Na obou stranách roztečné kružnice vibrační body na povrchu disku mají opačné fáze, takže vyzařované zvukové pole je oslabeno opačným fázovým zrušením. Za účelem překonání tohoto nedostatku může být tloušťka jednoho bočního kotouče roztečné kružnice změněna o vlnovou délku pro vytvoření konkávně-konvexní drážky pro kompenzaci fázového rozdílu mezi roztečnými kružnicemi, čímž se zlepší radiační účinnost měniče. 

Existuje mnoho příbuzných výzkumných institucí a výrobců doma i v zahraničí, kteří takové výrobky vyvíjejí a vyrábějí ultrazvukový snímač vzdálenosti . Vývoj ultrazvukových topografických snímačů s pracovní vzdáleností asi 15 m (National Natural Science Foundation a National Program Funding Project, snímače hladiny vyráběné kanadskou společností Milltronics Company, všechny patří k diskovým snímačům s více vlnovými délkami.

Experimenty ukazují, že když snímač pracuje na frekvenci 24 kHz a průměr disku je větší než 240 mm. Snímač vícesegmentového disku má výhody vysoké citlivosti, velké pracovní vzdálenosti (asi 15 m) a malého polovičního úhlu paprsku, vícevlnného spoje. obvod ultrazvukového snímače vzdálenosti je velký a komplikovaný výrobním procesem.

Sendvičové schéma převodníku je typická konstrukce ultrazvukového převodníku, která se skládá z přední a zadní krycí desky, piezoelektrického vibrátoru a napínacího šroubu. Kde je zadní kryt obecně ve tvaru válce; přední kryt je většinou ve tvaru kónického rohu, aby se zvětšila plocha záření v podvodní akustické aplikaci, světlice je obvykle řezaná nebo částečně řezaná, aby odpovídala struktuře pole; Piezoelektrické vibrátory uprostřed jsou většinou podélně polarizované piezoelektrické keramické kotouče, nebo to mohou být radiálně polarizované piezoelektrické keramické trubice. K upevnění předního a zadního krytu a piezoelektrických vibrátorů se používají vysokopevnostní napěťové šrouby. Struktura měniče byla poprvé navržena francouzským fyzikem Langem Zhiwanem, takže je také známá jako Langevinův měnič.

Převodníky vyráběné společností Bindicator ze Spojených států, řada převodníků úrovně WSS společnosti Sense of Germany a řada převodníků úrovně XTC/XPS společnosti Milltronics z Kanady také využívají sendvičovou strukturu. Jako a snímač vzdálenosti , pracovní frekvence sendvičového převodníku je obecně mezi 15 kHz a 60 kHz a špičková hodnota pulzního napětí pro buzení piezoelektrického vibrátoru je obvykle 3200 V a na povrchu záření je připevněna dobrá akustická přizpůsobovací vrstva. Takové měniče jsou schopny produkovat vysokou akustickou energii. Sendvičový převodník je objemný a nákladný a spotřebovává hodně energie, ale je vhodný pro použití v situacích, kdy je vyžadován vysoký výkon nebo velký tah.