värähtelymuotoisten ultraääniantureiden teoreettinen analyysi

Kun levytyyppisen pietsosähköisen värähtelijän aksiaaliset ja radiaaliset sähkömekaaniset tekijät ovat suhteellisen vahvoja, puhtaan radiaalimallin tai puhtaan paksuusmallin muodostama yksiulotteinen teoria ei ole riittävän tarkka. Teoreettisen lasketun arvon ja kokeellisen arvon välillä. Ultraääniantureiden virhe on suuri. Siksi on tarpeen ymmärtää kiekkotyyppisen pietsosähköisen värähtelijän säteittäisen/paksuuskytkennän värähtelytilan ekvivalenttipiiri ja johtaa levytyyppisen pietsosähköisen värähtelijän isotrooppinen vapaa värähtelytila ​​joissakin likimääräisissä olosuhteissa. Verrattuna yksiulotteiseen teoriaan, kaksiulotteinen teoria heijastaa tarkemmin levytyyppisen pietsosähköisen värähtelijän värähtelyprosessin halkaisijaa ja pietsosähköisen värähtelijän vastaavaa piiriä, kun se on paksukytkentäinen. Levytyyppisen pietsosähköisen vibraattorin sähkömekaanisten ominaisuuksien analysoimiseksi I edustaa virityssyöttöjännitettä ja vastaavasti virtaa ja F edustaa vastaavasti siirtymää ja kokonaispainetta vastaavilla pinnoilla.

 Tiedetään, että pietsosähköinen vibraattori on valmistettu PZT-pietsosähköisestä keraamisesta kiekosta ja on polarisoitu z-akselia pitkin, ja kiekon molempiin päihin on pinnoitettu hopeakerros elektrodina ja viritysjännite johdetaan elektrodin molempiin päihin. Kun levyn paksuusmitta poikkeaa suuresti säteittäismittasta, sitä voidaan käsitellä puhtaana paksuusvärähtelymoodina tai puhtaana säteittäisenä värähtelymoodina; päinvastoin, sähkömekaaninen koordinaatioongelma pietsosähköisen keraamisen levyn paksuuden ja säteen suunnan välillä tulee ottaa huomioon. Liikeyhtälöstä, se on pietsosähköinen yhtälö ja vapaan varausyhtälö, voidaan johtaa levyn kolmeen pintaan vaikuttava kokonaispaine.

Pietsosähköisen levytyyppisen ultraäänianturin toimintataajuus on välillä 2225 kHz. Kun anturin ja kohteen välillä on suhteellista liikettä, kaikusignaalin taajuus voi jäädä anturin toimintakaistan ulkopuolelle Doppler-ilmiön vuoksi. On kaksi tapaa ratkaista tämä ongelma: ensinnäkin käyttämällä kahta tai useampaa muuntajaa, joilla on eri resonanssi (keskitaajuudet), muodostamaan ryhmä, toisin sanoen useiden muuntimien taajuuskaistojen päällekkäin asettaminen on laajentaa anturia ja ryhmän kaistanleveyttä; yhdistettyä anturirakennetta käytetään muuntimen kaistanleveyden vastaanottotaajuuteen ultraäänietäisyysmittausanturin lähetyskaistalla.

 Edellinen on suuri ryhmärakenne, jota usein käytetään vedenalaisissa luotain; jälkimmäinen on tässä artikkelissa ehdotettu rakennekaava, joka hyödyntää anturin pientä kokoa, alhaista hintaa ja suurta herkkyyttä ja jakaa anturin apuvastaanottimena paineessa. Sähköisen levymuuntimen (vastaanottava ja lähettävä tyyppi) ympärille muodostuu ympyrän muotoinen antureiden ryhmä, joka mahdollistaa yhdistetyn muuntimen vastaanottaa kaikusignaaleja pietsosähköisen levymuuntimen kaistan ulkopuolella. Ajoneuvoon asennettavana mittausanturina on käytännöllisempää pystyä luotettavasti havaitsemaan suurella nopeudella lähestyvä liikkuva kohde kuin havaita liikkuva kohde, joka on kaukana. Doppler-ilmiöstä voidaan tietää, että kun ultraääniaalto vaikuttaa vastaantulevaan nopeaan liikkuvaan kohteeseen, takaisin heijastuneen kaikusignaalin taajuus siirtyy ylöspäin (suuremmaksi kuin lähetetyn signaalin taajuus). Tätä varten ultraäänietäisyysanturin rengasmaisen ryhmän alemman toimintataajuuden on oltava korkeampi kuin ensisijaisen anturin ylempi toimintataajuus.