Hvad er ultralydstransducer

En transducer (sonde) er en enhed, der konverterer fysisk energi ind og ud. En ultralydssonde omdanner elektrisk energi til akustisk energi og omdanner akustisk energi til elektrisk energi. Energiomsætningen er realiseret. Derfor kaldes ultralydssonden også for en ultralydstransducer, som både kan bruges til at sende ultralydsbølger og modtage, og er en nøglekomponent i ultralydsafstandssystemet. ultralydstransducere omfatter hovedsageligt mekaniske ultralydstransducere, elektriske ultralydstransducere og elektroakustiske ultralydstransducere. Blandt dem er elektroakustiske ultralydssensorer hovedsageligt sammensat af piezoelektriske krystaller (elektrostriktiv) og nikkel-jern aluminiumslegering (magnetostriktiv). I henhold til forskellige designs har formen af ​​ultralydstransduceren hovedsageligt en søjleform (de forreste og bagerste metaldækplader har samme diameter), en horntype (diameteren på frontdækslet er for meget reduceret af bueformen) og en søjleform med et afsnit i midten.

EN piezoelektrisk keramisk transducer er en elektroakustisk transducer, der konverterer elektrisk og akustisk energi baseret på de piezoelektriske og omvendte piezoelektriske effekter af visse krystaller. Piezoelektriske ultralydssensorer er hovedsageligt sammensat af piezoelektriske wafere. Ultralydssensoren, der består af piezoelektriske krystaller, er en reversibel sensor, der konverterer elektrisk energi til akustisk energi, og når den modtager ultralydsbølger, kan den også konvertere akustisk energi til elektrisk energi. Piezoelektriske ultralydssensorer fungerer ved hjælp af resonansen fra en piezoelektrisk krystal. Strukturen af ​​nogle enkeltkrystalmaterialer har asymmetriske egenskaber. Når disse materialer udsættes for ydre belastninger og belastninger, vil de indre gitterstrukturændringer (deformation) ødelægge den oprindelige makroskopiske tilstand af elektrisk neutralitet, hvilket resulterer i et polariseret elektrisk felt. (elektrokemisk), er det genererede elektriske felt (elektrodepolarisation) proportional med størrelsen af ​​belastningen. Dette fænomen kaldes positiv piezoelektrisk effekt, som blev opdaget af Curie-brødrene i 1880. Efterfølgende, i 1881, blev det yderligere opdaget, at sådanne enkeltkrystalmaterialer også har en omvendt piezoelektrisk effekt, det vil sige, når et materiale med en positiv piezoelektrisk effekt bliver udsat for et påført elektrisk felt, udsættes spændinger og elektriske toget, dannet. Bare proportional. Eksperimenter har vist, at den piezoelektriske effekt og den omvendte piezoelektriske effekt inden for en vis grænse er lineære. Det vil sige, i den piezoelektriske effekt er overfladeladningstætheden af ​​den piezoelektriske krystal proportional med størrelsen af ​​tøjningen. Når belastningen ændrer fortegn, ændrer ladningen også fortegn. I tilfælde af den omvendte piezoelektriske effekt, de piezoelektriske krystal deformationer under påvirkning af det eksterne elektriske felt. Størrelsen er proportional med den elektriske feltstyrke, og når det elektriske felt vendes, vendes belastningen også. Piezoelektriske transducere er enheder, der konverterer elektrisk energi og akustisk energi ved hjælp af den piezoelektriske effekt af visse enkeltkrystalmaterialer og de elektrostriktive virkninger af polykrystallinske materialer. På grund af dens høje elektroakustiske effektivitet, store effektkapacitet og strukturen og formen kan designes i henhold til forskellige applikationer, er den meget udbredt inden for ultralyd.

Ultralyds piezoelektriske transducere er opdelt i enkelt sonde og dobbelt sonde. Enkeltsondetilstanden refererer til en ultralydsnærhedstransducer, der bruges til at transmittere både ultralydsbølger og ultralydsbølger, det vil sige, at sonden bruges til både transmission og modtagelse. I den enkelte probe-driftstilstand, når der transmitteres ultralydsbølger, er det nødvendigt at påføre en spænding på mere end ti volt, flere titusinder af volt eller endda hundredvis af volt til sonden for at forårsage mekanisk vibration af sonden. Denne mekaniske vibration overfører vibrationen fra den piezoelektriske wafer til mekanisk energi. Omdannet til akustisk energi for at excitere ultralydsbølger. Når ultralydsbølgen modtages, forsvinder efterskælvet genereret af ultralydsbølgen ikke med det samme, og amplituden af ​​det transmitterede signal er mere indlysende end amplituden af ​​ekkosignalet, således at den modtagende ende fejlagtigt genererer bølgen genereret af vibrationen som et ekko. Målefejl påvirker nøjagtigheden af ​​ultralydsafstandsmålingssensoren. Den konventionelle praksis er at stoppe transmissionen, forsinke tidsperioden, undgå tidspunktet for dette efterskælv og begynde at modtage ekkoer, som fører til den blinde zone. Den dobbelte sonde fungerer ved at sende to ultralydsbølger og modtage ultralydsbølger ved hjælp af den samme sonde. Fra niveauet af enkeltsonde-blindzoneanalysen kan den dobbelte probedriftstilstand fuldstændigt eliminere blindzonen og øge måleafstanden. Men i praktiske applikationer, fordi afstanden mellem den transmitterende sonde og den modtagende sonde er lille, og lydbølgen er diffraktiv, reflekteres bølgen, der udsendes af den ultralydstransmitterende sonde, muligvis ikke af forhindringen, men omgår direkte den modtagende sonde, hvilket resulterer i de positive, derfor er den blinde zone der stadig.