مبدل اولتراسونیک پیزوالکتریک

مبدل‌های اولتراسونیک در اصل دسته‌ای از دستگاه‌های تبدیل انرژی الکترومکانیکی هستند که می‌توان آن‌ها را بر اساس اصول کار به انواع پیزوالکتریک، الکترومغناطیسی و مغناطیسی تقسیم کرد. در حال حاضر، مبدل‌های اولتراسونیک رایج عموماً پیزوالکتریک هستند که با استفاده از اثرات پیزوالکتریک مثبت و منفی مواد پیزوالکتریک کار می‌کنند. ماده پیزوالکتریک مجبور به تولید بار الکتریکی می شود که به آن اثر پیزوالکتریک مثبت می گویند. برعکس، هنگامی که یک میدان الکتریکی به ماده پیزوالکتریک اعمال می شود، ماده پیزوالکتریک تغییر شکل مکانیکی و تنش مکانیکی ایجاد می کند. این پدیده اثر پیزوالکتریک معکوس نامیده می شود. هنگامی که میدان الکتریکی اعمال شده توسط حسگر مبدل اولتراسونیک یک سیگنال متناوب است، اشکال مختلفی از امواج الاستیک را می توان در مواد پیزوالکتریک برانگیخت. هنگامی که فرکانس میدان الکتریکی متناوب با فرکانس رزونانس مکانیکی ماده پیزوالکتریک منطبق شود، ماده پیزوالکتریک در حالت رزونانس مکانیکی قرار می‌گیرد و به یک لرزاننده پیزوالکتریک تبدیل می‌شود. اگر فرکانس رزونانس مکانیکی در طیف اولتراسونیک باشد، موج مکانیکی ارسال شده توسط ویبراتور پیزوالکتریک اولتراسونیک است.

در فناوری تست اولتراسونیک، پروب انتقال اولتراسونیک و گیرنده کاوشگر برد اولتراسونیک را می توان به طور جداگانه با استفاده از اثرات پیزوالکتریک مثبت و منفی ساخت. از آنجایی که اثر پیزوالکتریک برگشت پذیر است، اکثر پروب های اولتراسونیک هم ارسال و هم دریافت می کنند.

سنسورهای اندازه گیری فاصله اولتراسونیک را می توان با توجه به فاصله کاری آنها به سه محدوده بزرگ، متوسط ​​و کوچک تقسیم کرد. در میان آنها، فاصله تشخیص محدوده کوچک کمتر از 2 متر است، فرکانس کاری بین 90-300 کیلوهرتز است. فاصله تشخیص برد متوسط ​​حدود 20 متر است، فرکانس کاری بین 90 کیلوهرتز است. 300 کیلوهرتز بزرگ سنسور مبدل اولتراسونیک حدود 50 متر است و فرکانس کاری بین 20-30 کیلوهرتز است. علاوه بر این، یک سنسور محدوده صوتی وجود دارد که فاصله تشخیص آن بیشتر از 50 متر و فرکانس کاری آن حدود 10 کیلوهرتز است.