Ultraääniantureiden aksiaalinen värähtely

Monisolmun levyn rakenne Ultraääniantureissa torven tehtävänä on vahvistaa ultraääniamplitudia, ja suuri levy voi parantaa anturin suuntausta. Tämän tyyppisen anturin toimintaperiaate on yhdistää pitkittäinen kartiomainen sarvi ja pitkittäinen pietsosähköinen tärytin ilmaväliaineen värähtelemiseksi. Kun esiintyy monimuotovärähtelyä, pietsolevylle muodostuu useita pitch ympyröitä. Sävelkorkeusympyrän molemmilla puolilla levyn pinnan värähtelypisteissä on vastakkaiset vaiheet, jolloin säteilevää äänikenttää heikentää vastakkainen vaiheen kumoaminen. Tämän puutteen poistamiseksi jakoympyrän yhden sivulevyn paksuutta voidaan muuttaa aallonpituudella, jolloin muodostuu kovera-kupera ura kompensoimaan jakoympyröiden välistä vaihe-eroa, mikä parantaa anturin säteilytehokkuutta. 

Kotimaassa ja ulkomailla on monia asiaan liittyviä tutkimuslaitoksia ja valmistajia kehittämään ja tuottamaan sellaisia ultraäänietäisyysanturi . Kehitettävät ultraäänitopografiaanturit, joiden työskentelyetäisyys on noin 15 metriä (National Natural Science Foundation ja National Program Funding Project, kanadalaisen Milltronics Companyn valmistamat tasoanturit, kuuluvat kaikki moniaallonpituisiin levymuuntimiin.

Kokeet osoittavat, että kun anturi toimii 24 kHz:n taajuudella ja levyn halkaisija on yli 240 mm. Monisegmenttilevyn anturin etuna on korkea herkkyys, suuri työskentelyetäisyys (noin 15 m) ja pieni säteen puolikulmainen moniaaltoliitos. Ultraäänietäisyysanturipiirit ovat suuria ja monimutkaisia ​​valmistusprosessin vuoksi.

Sandwich-anturikaavio on tyypillinen ultraäänianturirakenne, joka koostuu etu- ja takapeitelevystä, pietsosähköisestä täryttimestä ja jännitysruuvista. Kun takakansi on yleensä sylinterin muotoinen; etukansi on enimmäkseen kartiomaisen torven muotoinen säteilyalueen lisäämiseksi vedenalaisessa akustisessa sovelluksessa, leikkaus on yleensä leikattu tai osittain leikattu sopimaan ryhmärakenteeseen; Keskellä olevat pietsosähköiset vibraattorit ovat enimmäkseen pitkittäisesti polarisoituja pietsosähköisiä keraamisia kiekkoja tai ne voivat olla radiaalisesti polarisoituja pietsosähköisiä keraamisia putkia. Vahvoja jännitysruuveja käytetään etu- ja takakansien sekä pietsosähköisten täryttimien kiinnittämiseen. Anturin rakenteen ehdotti ensimmäisenä ranskalainen fyysikko Lang Zhiwan, joten se tunnetaan myös nimellä Langevin-anturi.

Myös yhdysvaltalaisen Bindicatorin valmistamat muuntimet, Sense of Germanyn WSS-sarjan tasoanturit ja kanadalaisen Milltronicsin XTC/XPS-tasoanturit käyttävät myös sandwich-rakennetta. Kuten a etäisyysmittausanturi , sandwich-anturin työtaajuus on yleensä välillä 15 khz - 60 kHz, ja pulssijännitteen huipusta huippuun arvo pietsosähköisen vibraattorin herättämiseksi on yleensä 3200 V, ja säteilypintaan on kiinnitetty hyvä akustinen sovituskerros. Tällaiset muuntimet pystyvät tuottamaan korkeaa akustista energiaa. Sandwich-anturi on iso ja kallis sekä kuluttaa paljon tehoa, mutta sopii käytettäväksi tilanteissa, joissa vaaditaan suurta tehoa tai suurta työntövoimaa.