حالت ارتعاش شعاعی مبدل اولتراسونیک

مدلسازی و آزمایش مبدل اولتراسونیک در محیط هوا، باند فرکانسی سنسور اولتراسونیک به طور کلی باریک است که به طور مستقیم بر عملکرد تشخیص آن برای اهداف متحرک با سرعت بالا تأثیر می گذارد. به منظور حل باند باریک سنسور اولتراسونیک، می توان از یک مبدل میکرو مینیاتوری به عنوان گیرنده کمکی در مبدل اولتراسونیک ترکیبی برای گسترش پهنای باند دریافت مبدل ترکیبی استفاده کرد. مبدل یک نوع کشش خمشی از مبدل کامپوزیت پیزوالکتریک فلزی است که از دو پوسته نازک فلزی شکل نازک تشکیل شده است که یک ویفر سرامیکی پیزوالکتریک (ویبراتور پیزوالکتریک) که در جهت ضخامت پلاریزه شده است. تحت تحریک میدان الکتریکی متناوب فرکانس اولتراسونیک، ارتعاش کششی با امپدانس بالا و شعاع کوچک ویبراتور پیزوالکتریک به یک جابجایی با امپدانس کم و محور بزرگ حفره پوسته فلزی نازک تبدیل می‌شود و موج اولتراسونیک به محیط هوا تابش می‌شود. برعکس، هنگامی که امواج مافوق صوت روی مبدل اثر می‌کنند، پوسته فلزی نازک تغییر شکل می‌دهد، که باعث می‌شود ویبراتور پیزوالکتریک تحت ارتعاش کششی شعاعی قرار گیرد و بار متناوب بین دو الکترود تولید کند. این اصل کار مبدل به عنوان یک ژنراتور و گیرنده اولتراسونیک است. برای ساخت جابجایی کوچک، وزن سبک، درایو میکرو جابجایی ضربه بزرگ و گیرنده اولتراسونیک میکرو کوچک با فرکانس رزونانس پایین بسیار مناسب است. اثرات پارامترهای مصالح و ساختاری مبدل فاصله اولتراسونیک در حالت های شعاعی و طولی ارتعاش پیش نیاز طراحی و ساخت مبدل است.

حالت ارتعاش شعاعی مبدل

حالت ارتعاش شعاعی از سنسور یافتن برد اولتراسونیک ارتباط نزدیکی با میدان الکتریکی تحریک اعمال شده دارد، پارامترهای مواد و ساختار ویبراتور پیزوالکتریک بین آنها در زیر مشتق شده است. ویبراتور پیزوالکتریک در امتداد جهت محور Z (یعنی جهت محوری) قطبی شده است، شعاع آن Ro و ضخامت آن ho است. پایین رالی به شکل حلقه است، قطر بیرونی آن Ro، و قطر داخلی آن R است، با فرض اعمال میدان پیزوالکتریک متناوب به دو صفحه دایره‌ای ویبراتور، و بردار تنش T و بردار شدت میدان الکتریکی E متغیرهای مستقل هستند، و بردار کرنش S و بردار جابجایی الکتریکی متغیر وابسته، D هستند. 8، z) شکل معادله پیزوالکتریک را می توان بیان کرد که s ماتریس ثابت الاستیک مواد پیزوالکتریک تحت شرایط میدان الکتریکی ثابت است، d نشان دهنده ماتریس ثابت کرنش پیزوالکتریک است و T ماتریس ثابت دی الکتریک آزاد ماده پیزوالکتریک است که به لبه piezoeend است کامپوزیت سرامیکی فرکانس تشدید محوری مبدل است.

از آنجایی که ارتفاع H محفظه کوچک است، یعنی ارتعاش معمولی سنسور اندازه گیری فاصله اولتراسونیک را می توان تقریباً با توجه به ارتعاش متقارن صفحه نازک دایره ای ساندویچ شده توسط محیط بررسی کرد. مشخص است که یک صفحه نازک دایره‌ای با شعاع R نسبت به محور Z متقارن است و بار وارد شده به مرز آن نیز در مورد محور Z متقارن است، بنابراین سطح منحنی الاستیک صفحه نازک باید نسبت به محور Z متقارن باشد. بنابراین، تجزیه و تحلیل ارتعاش آزاد صفحه نازک در سیستم مختصات قطبی می تواند این مشکل را ساده کند. انحراف صفحه نازک دایره ای را در هر لحظه در طول فرآیند ارتعاش بگذارید. سپس معادله دیفرانسیل ارتعاش آزاد که نوع ساندویچ محیطی را توصیف می کند، قابل بیان است.

مبدل اولتراسونیک برد بلند

مبدل اولتراسونیک با خواص فیزیکی