تصویری فیزیکی از یک مبدل دیسکی پیزوالکتریک طراحی و ساخته شده است. به منظور کاهش تأثیر نویز چند مسیره، با استفاده از ناحیه فرنل میدان صوتی فوق الذکر، مبدل اولتراسونیک کمی بالاتر از سطح تابشی (یا پنجره صوتی) مبدل پیزوالکتریک است تا اطراف را از هدف مسدود کند. بهم ریختگی از جسم منعکس شد. آزمایشها نشان دادهاند که این اندازهگیری میتواند تداخل درهم و برهم منعکس شده از اشیاء اطراف هدف را کاهش دهد. ویژگیهای اندازهگیری مبدلهای اولتراسونیک به شرح زیر است: مبدل به طور متناوب توسط یک منبع تغذیه پالس ولتاژ بالا تحریک میشود و پیک ولتاژ در سراسر مبدل در نقاط فرکانس مختلف مشاهده و توسط یک اسیلوسکوپ ثبت میشود. در همان زمان، مبدل به طور متناوب مشاهده و به عنوان یک سیگنال اکو ثبت می شود. پیک ولتاژ حاصل (تقویت نشده). نسبت مقدار پیک ولتاژ خروجی مبدل به مقدار پیک ولتاژ تحریک مبدل تحت تأثیر سیگنال های تحریک فرکانس های مختلف تقریباً نشان دهنده ضریب کیفیت یا باند فرکانس کاری مبدل است. در اینجا، اکو یک سیگنال اولتراسونیک است که از دیوار در فاصله 1 متری مبدل منعکس می شود.
تطبیق امپدانس الکترومکانیکی مبدل اولتراسونیک برای عمق برای درک ویژگیهای امپدانس مبدلهای پیزوالکتریک بسیار مهم است. در غیر این صورت، استفاده از فناوری تطبیق امپدانس الکترومکانیکی برای طراحی مدارهای فرستنده اولتراسونیک و مدارهای دریافت غیرممکن است که به طور جدی بر عملکرد سنسورهای اولتراسونیک تأثیر می گذارد. علاوه بر این، با توجه به سادگی اجرای مدار فرستنده اولتراسونیک، معمولاً از ترانسفورماتور پالس برای تقویت مستقیم سیگنال پالس اولتراسونیک فرکانس پایین استفاده می شود. برای چنین مدارهای فرستنده اولتراسونیک، به دلیل فرکانس بالای اولتراسوند.
مدار معادل ویبراتور پیزوالکتریک فرکانس رزونانس سری f ویبراتور پیزوالکتریک را از سلف سری L و ظرفیت سری C در محدوده فرکانسی نسبتاً باریکی تعیین می کند، یعنی در نقطه فرکانس، راکتانس خازنی Xc از ظرفیت خازنی معادل C و مانند آن دارای الکتریسیته القایی مشابه XL است. قدر و فاز مخالف بنابراین، امپدانس ویبراتور پیزوالکتریک}Z{به حداقل مقداری میرسد که مقدار آن با مقاومت معادل R تعیین میشود. در مجاورت fr، مبدلهای پیزوالکتریک به عنوان فرستندههای اولتراسونیک کارآمدترین هستند. ظرفیت معادل موازی Co و اندوکتانس L و ظرفیت C با هم فرکانس تشدید دیگری از ویبراتور پیزوالکتریک را تعیین می کنند که فرکانس ضد رزونانس fa نامیده می شود که کمی بالاتر از نسبت است. فرکانس آنتی رزونانس خوب نیست. در این فرکانس، امپدانس اسیلاتور پیزوالکتریک}Z به حداکثر مقدار خود می رسد. در نزدیکی کودک، مبدل به عنوان گیرنده کارآمدترین است. خازن های موازی معادل خارجی مانند کابل های خارجی، سوکت ها و مدارهای فرستنده و گیرنده ویبراتور پیزوالکتریک فرکانس ضد رزونانس ویبراتور پیزوالکتریک را تغییر می دهد، اما بر فرکانس تشدید سری تأثیر نمی گذارد. علاوه بر این، ظرفیت خازنی موازی Co به عنوان بار AC باعث کاهش دامنه سیگنال اکو می شود. در همان زمان، امپدانس تشدید نوسانگر پیزوالکتریک کاهش می یابد، به طوری که مدار فرستنده اولتراسونیک باید مقدار جریان بیشتری را برای اطمینان از اعمال آن به هر دو سر ویبراتور پیزوالکتریک ارائه دهد. دامنه ولتاژ مطابق با الزامات طراحی است.
امپدانس ویبراتور پیزوالکتریک در یک نقطه فرکانس مشخص است (به جز فرکانس تشدید). ویژگیهای امپدانس مبدل اندازهگیری عمق اولتراسونیک را میتوان به صورت مدارهای معادل سری، موازی خازنی یا القایی بیان کرد. R مقاومت سری است و Xs امپدانس سری است. ; Rp نشان دهنده مقاومت موازی و Xp نشان دهنده امپدانس موازی است. مقدار امپدانس تشدید اسیلاتور پیزوالکتریک R (R=RS=Rp) یکی از پارامترهای مهم مبدل های پیزوالکتریک است. برای تعیین مقدار R می توان از مراحل زیر استفاده کرد: روش سیم کشی دستگاه تست و ویبراتور پیزوالکتریک که مقدار اولیه پتانسیومتر 1kS2o است. تنظیم فرکانس مولد سیگنال سینوسی تا زمانی که دامنه سیگنال سینوسی نمایش داده شده توسط اسیلوسکوپ یک مقدار حداقل را نشان دهد. در این زمان، فرکانس مولد سیگنال به فرکانس مبدل پیزوالکتریک نزدیک است. فرکانس کاری ترمینال ویبراتور پیزوالکتریک را جدا کرده و مقاومت پتانسیومتر را روی 0 (اتصال کوتاه) تنظیم کنید تا دامنه سیگنال نمایش داده شده توسط اسیلوسکوپ ثبت شود. ویبراتور پیزوالکتریک را دوباره به مدار تست متصل کنید و مقاومت پتانسیومتر را تنظیم کنید تا دامنه سیگنال نمایش داده شده توسط اسیلوسکوپ دقیقاً نصف آن باشد که ویبراتور پیزوالکتریک باز است. حذف پتانسیومتر از مدار تست و اندازه گیری مقاومت پتانسیومتر با مولتی متر. امپدانس رزونانس ویبراتور پیزوالکتریک برابر است با مجموع مقاومت داخلی سیگنال مولد و مقاومت پتانسیومتر. مبدل دیسک پیزوالکتریک آزمایش شد. فرکانس رزونانس مبدل 24.5 کیلوهرتز و مقاومت تشدید حدود 475 SZo بود. تطبیق امپدانس ترانسدیوسر عمق اچ صدای فراصوتی در مدار گیرنده است. در نظر گرفته شده است که از یک پیش تقویت کننده با امپدانس بالا استفاده شود که امپدانس آن بسیار بزرگتر از امپدانس تشدید R مبدل است. بنابراین، پیش تقویت کننده را می توان مستقیماً تبدیل کرد
