Co je ultrazvukový měnič

Převodník (sonda) je zařízení, které přeměňuje fyzickou energii do a ven. Ultrazvuková sonda přeměňuje elektrickou energii na akustickou a přeměňuje akustickou energii na elektrickou energii. Dochází k přeměně energie. Proto se ultrazvuková sonda také nazývá ultrazvukový převodník, který lze použít pro vysílání i příjem ultrazvukových vln a je klíčovou součástí systému ultrazvukového zaměřování. ultrazvukové převodníky zahrnují především mechanické ultrazvukové převodníky, elektrické ultrazvukové převodníky a elektroakustické ultrazvukové převodníky. Mezi nimi jsou elektroakustické ultrazvukové snímače složeny hlavně z piezoelektrických krystalů (elektrostrikční) a slitiny niklu a železa (magnetostrikční). Podle různých konstrukcí má tvar ultrazvukového měniče hlavně sloupcový tvar (přední a zadní kovová krycí deska mají stejný průměr), zvukovod (průměr přední krycí desky je nadměrně zmenšen obloukovým tvarem) a sloupcový tvar s řezem uprostřed.

A piezoelektrický keramický měnič je elektroakustický měnič, který převádí elektrickou a akustickou energii na základě piezoelektrických a inverzních piezoelektrických efektů určitých krystalů. Piezoelektrické ultrazvukové senzory se skládají převážně z piezoelektrických plátků. Ultrazvukový senzor složený z piezoelektrických krystalů je reverzibilní senzor, který přeměňuje elektrickou energii na akustickou, a když přijme ultrazvukové vlny, dokáže přeměnit i akustickou energii na elektrickou. Piezoelektrické ultrazvukové senzory pracují s využitím rezonance piezoelektrického krystalu. Struktura některých monokrystalických materiálů má asymetrické vlastnosti. Když jsou tyto materiály vystaveny vnějšímu namáhání a deformaci, změny vnitřní mřížkové struktury (deformace) zničí původní makroskopický stav elektrické neutrality, což má za následek polarizované elektrické pole. (elektrochemické), generované elektrické pole (polarizace elektrody) je úměrné velikosti napětí. Tento jev se nazývá pozitivní piezoelektrický jev, který objevili bratři Curieové v roce 1880. Následně v roce 1881 bylo dále zjištěno, že takové monokrystalické materiály mají také inverzní piezoelektrický efekt, to znamená, že když je materiál s pozitivním piezoelektrickým efektem vystaven aplikovanému elektrickému poli, vzniká napětí a deformace a vzniká napětí a vnější elektrické pole. Prostě proporcionální. Experimenty ukázaly, že piezoelektrický jev a inverzní piezoelektrický jev v určitém limitu jsou lineární. To znamená, že u piezoelektrického jevu je hustota povrchového náboje piezoelektrického krystalu úměrná velikosti napětí. Když kmen změní znaménko, náboj také změní znaménko. V případě inverzního piezoelektrického jevu se piezoelektrický krystal namáhá působením vnějšího elektrického pole. Velikost je úměrná intenzitě elektrického pole, a když se elektrické pole obrátí, napětí se také obrátí. Piezoelektrické měniče jsou zařízení, která převádějí elektrickou energii a akustickou energii pomocí piezoelektrického jevu určitých monokrystalických materiálů a elektrostrikčních účinků polykrystalických materiálů. Díky své vysoké elektroakustické účinnosti, velké energetické kapacitě a struktuře a tvaru lze navrhnout podle různých aplikací, je široce používán v oblasti ultrazvuku.

Ultrazvukové piezoelektrické měniče se dělí na jednu sondu a duální sondu. Režim jedné sondy se týká ultrazvukového snímače blízkosti, který se používá k přenosu ultrazvukových vln i ultrazvukových vln, to znamená, že sonda se používá jak pro vysílání, tak pro příjem. V režimu provozu s jednou sondou je při vysílání ultrazvukových vln nutné přivést na sondu napětí vyšší než deset voltů, několik desítek voltů nebo dokonce stovky voltů, aby došlo k mechanické vibraci sondy. Tato mechanická vibrace přenáší vibrace piezoelektrického plátku na mechanickou energii. Přeměněna na akustickou energii k buzení ultrazvukových vln. Když je ultrazvuková vlna přijata, následný ráz generovaný ultrazvukovou vlnou nezmizí okamžitě a amplituda vysílaného signálu je zřetelnější než amplituda echo signálu, takže přijímací konec omylem generuje vlnu generovanou vibrací jako ozvěnu. Chyby měření ovlivňují přesnost ultrazvukového senzoru měření vzdálenosti. Běžnou praxí je zastavit přenos, oddálit časový úsek, vyhnout se času tohoto následného otřesu a začít přijímat ozvěny, které vedou do slepé zóny. Duální sonda funguje tak, že vysílá dvě ultrazvukové vlny a přijímá ultrazvukové vlny pomocí stejné sondy. Z úrovně analýzy slepé zóny s jednou sondou může režim provozu s dvojitou sondou zcela eliminovat slepou zónu a zvětšit vzdálenost měření. Avšak v praktických aplikacích, protože vzdálenost mezi vysílací sondou a přijímací sondou je malá a zvuková vlna je difrakční, vlna vyzařovaná ultrazvukovou vysílací sondou se nemusí odrazit od překážky, ale přímo obchází přijímací sondu, což má za následek pozitiva, takže slepá zóna stále existuje.