teoretisk analyse af vibrationstilstand ultralydstransducere

Når de aksiale og radiale elektromekaniske faktorer af den piezoelektriske vibrator af skivetypen er relativt stærke, er den endimensionelle teori etableret af den rene radiale model eller den rene tykkelsesmodel ikke nøjagtig nok. Mellem den teoretisk beregnede værdi og den eksperimentelle værdi. Fejlen i ultralydstransducere er stor. Derfor er det nødvendigt at forstå det ækvivalente kredsløb for den radiale/tykkelseskoblingsvibrationstilstand for den piezoelektriske vibrator af skivetypen og udlede den isotropiske frie vibrationstilstand for den piezoelektriske vibrator af skivetypen under nogle omtrentlige forhold. Sammenlignet med den endimensionelle teori afspejler den todimensionelle teori mere præcist vibrationsprocesdiameteren af ​​den piezoelektriske vibrator af skivetypen og det tilsvarende kredsløb af den piezoelektriske vibrator, når den er tykkoblet. For at analysere de elektromekaniske egenskaber af den piezoelektriske vibrator af skivetypen repræsenterer I henholdsvis excitationsforsyningsspændingen og -strømmen, og F repræsenterer henholdsvis forskydningen og det samlede tryk på de respektive overflader.

 Det er kendt, at en piezoelektrisk vibrator er lavet af en PZT-piezoelektrisk keramisk skive og er polariseret langs z-aksen, og et sølvlag er belagt på begge ender af skiven som en elektrode, og en excitationsspænding påføres begge ender af elektroden. Når tykkelsesdimensionen af ​​skiven adskiller sig meget fra den radiale dimension, kan den behandles som en ren tykkelse vibrationstilstand eller en ren radial vibrationstilstand; omvendt bør det elektromekaniske koordinationsproblem mellem tykkelsen og den radiale retning af den piezoelektriske keramiske skive overvejes. Ud fra bevægelsesligningen, er det den piezoelektriske ligning og friladningsligningen, kan det samlede tryk, der virker på skivens tre overflader, udledes.

Driftsfrekvensområdet for den piezoelektriske skive-ultralydstransducer er mellem 2225 kHz. Når der er relativ bevægelse mellem transduceren og målet, der måles, kan frekvensen af ​​ekkosignalet falde uden for transducerens driftsbånd på grund af dopplereffekten. Der er to måder at løse dette problem på: For det første, at bruge to eller flere transducere med forskellige resonans (centrale) frekvenser til at danne et array, det vil sige at overlejre frekvensbånd af flere transducere er at udvide transduceren og båndbredden af ​​arrayet; den kombinerede transducerstruktur bruges til at lave modtagefrekvensen af ​​transducerens båndbredde i sendebåndet for ultralydsafstandsmålingssensoren.

 Førstnævnte er en stor array-struktur, der ofte bruges af undervands-ekkolod; sidstnævnte er det strukturelle skema, der foreslås i dette papir, som udnytter transducerens lille størrelse, lave pris og høje følsomhed og distribuerer transduceren som en hjælpemodtager ved trykket. Rundt om den elektriske disktransducer (modtage- og sendetype) dannes et cirkulært array af transducere, som gør det muligt for den kombinerede transducer at modtage ekkosignaler uden for båndet af den piezoelektriske disktransducer. Som en køretøjsmonteret afstandssensor er det mere praktisk at være i stand til pålideligt at detektere et objekt i bevægelse, der nærmer sig med høj hastighed, end at registrere et objekt i bevægelse, der er langt væk. Det kan vides fra doppler-effekten, at når ultralydsbølgen virker på et modkørende højhastighedsmål i bevægelse, vil frekvensen af ​​det tilbagereflekterede ekkosignal blive forskudt opad (højere end frekvensen af ​​det transmitterede signal). Til dette formål skal den nedre driftsfrekvens for den ringformede ultralydsafstandssensor være højere end den primære transducers øvre driftsfrekvens.