teoretická analýza ultrazvukových měničů vibračního režimu

Když jsou axiální a radiální elektromechanické faktory diskového piezoelektrického vibrátoru relativně silné, není jednorozměrná teorie stanovená čistě radiálním modelem nebo modelem čisté tloušťky dostatečně přesná. Mezi teoretickou vypočtenou hodnotou a experimentální hodnotou. Chyba ultrazvukových měničů je velká. Proto je nutné porozumět ekvivalentnímu obvodu vibračního režimu radiální/tloušťkové vazby diskového piezoelektrického vibrátoru a odvodit izotropní režim volné vibrace diskového piezoelektrického vibrátoru za určitých přibližných podmínek. Ve srovnání s jednorozměrnou teorií, dvourozměrná teorie přesněji odráží průměr vibračního procesu diskového piezoelektrického vibrátoru a ekvivalentního obvodu piezoelektrického vibrátoru, když je tlustá vazba. Pro analýzu elektromechanických charakteristik diskového piezoelektrického vibrátoru I představuje budicí napájecí napětí a proud a F představuje posunutí a celkový tlak na příslušné povrchy.

 Je známo, že piezoelektrický vibrátor je vyroben z piezoelektrického keramického disku PZT a je polarizován podél osy z a na obou koncích disku je pokovena stříbrná vrstva jako elektroda a na oba konce elektrody je přivedeno budicí napětí. Když se rozměr tloušťky disku značně liší od radiálního rozměru, lze s ním zacházet jako s čistě tloušťkovým vibračním režimem nebo čistě radiálním vibračním režimem; naopak je třeba vzít v úvahu problém elektromechanické koordinace mezi tloušťkou a radiálním směrem piezoelektrického keramického disku. Z pohybové rovnice, tedy piezoelektrické rovnice a rovnice volného náboje, lze odvodit celkový tlak působící na tři plochy disku.

Pracovní frekvenční rozsah ultrazvukového měniče piezoelektrického disku je mezi 2225 kHz. Když je měřen relativní pohyb mezi snímačem a cílem, frekvence echo signálu může spadnout mimo pracovní pásmo snímače v důsledku dopplerovského jevu. Existují dva způsoby, jak tento problém vyřešit: za prvé, použití dvou nebo více měničů s různými rezonančními (centrálními) frekvencemi k vytvoření pole, to znamená, že superponování frekvenčních pásem více měničů znamená rozšíření měniče a šířky pásma pole; kombinovaná struktura převodníku se používá k vytvoření přijímací frekvence šířky pásma převodníku ve vysílacím pásmu ultrazvukového senzoru pro měření vzdálenosti.

 První z nich je struktura velkého pole často používaná podvodními sonary; posledně jmenované je konstrukční schéma navržené v tomto dokumentu, které využívá výhod malé velikosti, nízké ceny a vysoké citlivosti převodníku a rozděluje převodník jako pomocný přijímač při tlaku. Kolem elektrického kotoučového měniče (přijímacího a vysílacího typu) je vytvořeno kruhové pole měničů, které umožňuje kombinovanému měniči přijímat echo signály mimo pásmo piezoelektrického kotoučového měniče. Jako snímač vzdálenosti namontovaný na vozidle je praktičtější umět spolehlivě detekovat pohybující se objekt, který se blíží vysokou rychlostí, než detekovat pohybující se objekt, který je daleko. Z dopplerovského jevu lze poznat, že když ultrazvuková vlna působí na blížící se vysokorychlostně se pohybující cíl, frekvence zpětně odraženého echo signálu se posune nahoru (vyšší než frekvence vysílaného signálu). Za tímto účelem musí být spodní pracovní frekvence prstencového pole ultrazvukového snímače vzdálenosti vyšší než horní pracovní frekvence primárního měniče.