Ultraäänianturin säteittäinen värähtelytila

Ultraäänianturin mallinnus ja kokeilu ilmassa, taajuuskaista Ultraäänianturi on yleensä kapea, mikä vaikuttaa suoraan sen tunnistussuorituskykyyn nopeissa liikkuvissa kohteissa. Ultraäänianturin kapeakaistaisen kaistan ratkaisemiseksi voidaan käyttää mikropienianturia yhdistetyn ultraäänianturin apuvastaanottimena laajentamaan yhdistetyn anturin vastaanottokaistanleveyttä. Muunnin on taivutusjännitystyyppinen metallinen pietsosähköinen komposiittianturi, joka koostuu kahdesta ohuesta muotoisesta metallista ohuesta kuoresta, jotka peittävät pietsosähköisen keraamisen kiekon (pietsosähköisen vibraattorin), jotka on polarisoitu paksuussuunnassa. Ultraäänitaajuisen vaihtuvan sähkökentän virityksen alaisena pietsosähköisen vibraattorin korkeaimpedanssinen ja pienisäteinen venytysvärähtely muunnetaan ohuen metallikuoren onkalon matalaimpedanssiksi, suuren akselin siirtymäksi ja ultraääniaalto säteilee ilmaväliaineeseen. Päinvastoin, kun ultraääniaallot vaikuttavat muuntimeen, ohut metallikuori vääntyy, mikä saa pietsosähköisen vibraattorin käymään läpi säteittäisen venyvän värähtelyn ja muodostamaan vuorottelevan varauksen kahden elektrodin välille. Tämä on kaikuanturin perustoimintaperiaate ultraäänigeneraattorina ja -vastaanottimena. Se soveltuu erittäin hyvin pienikokoisen, kevyen, suuren iskun mikrosiirtymäkäytön ja mikropienen ultraäänivastaanottimen valmistukseen pienemmällä resonanssitaajuudella. Materiaalin ja rakenteellisten parametrien vaikutukset Ultraäänietäisyysanturi sen säteittäis- ja pitkittäisvärähtelymuodoissa on ennakkoedellytys anturin suunnittelulle ja valmistukselle.

Anturin säteittäinen värähtelytila

Säteittäinen värähtelytila ultraäänietäisyysanturi liittyy läheisesti käytettyyn virityssähkökenttään, joiden välisen pietsosähköisen vibraattorin materiaali- ja rakenneparametrit on johdettu alla. Pietsosähköinen vibraattori on polarisoitu Z-akselin suunnassa (eli aksiaalisuunnassa), sen säde on Ro ja sen paksuus on ho; rallin pohja on renkaan muotoinen, sen ulkohalkaisija on Ro ja sen sisähalkaisija on R, olettaen, että värähtelijän kahdelle ympyrätasolle kohdistetaan vaihtuvaa pietsosähkökenttää ja jännitysvektori T ja sähkökentän voimakkuusvektori E ovat itsenäisiä muuttujia ja venymävektori S ja sähkösiirtymävektori D ovat riippuvaisia ​​muuttujavektorit (8 z) muoto Pietsosähköinen yhtälö voidaan ilmaista missä s on pietsosähköisen materiaalin elastinen mukautuva vakiomatriisi vakiosähkökentän olosuhteissa, d edustaa pietsosähköistä jännitysvakiomatriisia ja T on pietsosähköisen materiaalin vapaa dielektrinen vakiomatriisi. anturin taajuus.

Koska kotelon korkeus H on pieni, eli kotelon normaali värähtely Ultraäänietäisyysmittausanturia voidaan tutkia suunnilleen kehälle kerrostetun pyöreän ohuen levyn symmetrisen värähtelyn mukaan. Tiedetään, että pyöreä ohut levy, jonka säde on R, on symmetrinen Z-akselin suhteen ja sen rajaan kohdistuva kuormitus on myös symmetrinen Z-akselin suhteen, joten ohuen levyn elastisen kaarevan pinnan tulee olla symmetrinen Z-akselin suhteen. Siksi ohuen levyn vapaan värähtelyn analysointi napakoordinaatistossa voi yksinkertaistaa tätä ongelmaa. Olkoon pyöreän ohuen levyn taipuma milloin tahansa t värähtelyprosessin aikana. Silloin voidaan ilmaista kehäsandwich-tyyppiä kuvaava vapaan värähtelyn differentiaaliyhtälö.

Pitkän kantaman ultraäänianturi

Ultraäänianturi fysikaalisilla ominaisuuksilla