Impedance fuaimiúil trasducer vibrator piezoelectric cineál diosca

Pléann trasducers cineál diosca piezoelectric na buntáistí agus na míbhuntáistí a bhaineann le cineálacha éagsúla trasducer ultrasonaic. Ag cur san áireamh feidhmíocht, toisí gléasta agus tástáil allamuigh na braiteoirí raon ultrasonaic, roghnaítear dioscaí ceirmeacha piezoelectric gathacha / tiús an mhodh creathadh is é vibrator an trasducer ultrasonaic. Feidhmíonn creathadh piezoelectric diosca ag minicíochtaí idir 20 kHz agus 120 kHz. Tá sé ar eolas ón teoiric fhuaimiúil go bhfuil an vibrator piezoelectric cineál diosca mór-trastomhas ag obair sa bhanna minicíochta íseal a fhorbairt chun achar mór agus directivity láidir a fhorbairt. Ar an gcéad dul síos, tá an teicneolaíocht meaitseála impedance fuaime agus impedance leictrimheicniúla ag modh deartha an trasduchtaithe piezoelectric diosca. Déantar staidéar ar fhadhb theoiriciúil an chreathadh gathacha/tiubh atá ag creathadh. Ansin, pléitear dearadh agus déantús an trasducer comhcheangailte.

Tá léaráid scéimeach de dháileadh díláithrithe aiseach de vibrator piezoelectric cineál diosca comhchruinnithe i lár dhromchla radaithe an diosca, mar sin, do na toisí struchtúracha céanna, tá tréith treo an trasducer piezoelectric cineál diosca (modh creathadh gathacha / tiús) níos fearr ná saintréithe an trasducer piezoelectric cineál loine (treoir íon-treoraithe). D'fhonn méid struchtúrach an bhraiteora ultrasonaic diosca-cineál a chinneadh chun achar a thomhas, féadfar díláithriú coibhneasta an fhuinnimh chreathadh R (ga) den vibrator piezoelectric a mheas trí fhoirmle leithead bhíoma (3.11b) an vibrator piezoelectric cineál loine a ríomh chun meastachán a dhéanamh ar an vibrator piezoelectric cineál diosca. Ag glacadh leis go n-oibríonn an vibrator piezoelectric diosca ag minicíocht 25 kHz, tá tonnfhad an tonn ultrasonaic san aer thart ar 13.6 mm. Más gá leithead bhíoma an trasducer a bheith 3 dB, ba cheart go mbeadh ga an vibrator piezoelectric cineál diosca R ar a laghad comhionann leis an gceirmeach piezoelectric, agus tá diosca ceirmeach piezoelectric ag a bhfuil ga R = 0.045 m roghnaithe i ndáiríre mar an vibrator trasducer. Is é an níos mó ga an diosca, is é an buntáiste is mó ná tréithe treo an trasdaitheora piezoelectric diosca a fheabhsú. Úsáidtear ábhar ceirmeach PZT-5 mar an trasducer.

Is éard atá i gceist le meaitseáil impedance fuaimiúil nuair a bhíonn neamhréir na gcóimheasa impedance fuaimiúla den braiteoir achar ultrasonaic ní hamháin go laghdaítear comhéifeacht tarchurtha an chomhéadain, ach freisin go ndéanann an vibrator piezoelectric athshondas ar ardluach, is é sin, tá an banna minicíochta oibre caol agus tá an t-am iarmharach tonnform fada, rud a chuireann isteach go mór ar an probe. Is éard atá i gceist le híogaireacht tarchurtha / glactha, réiteach aiseach, agus cumas cainéal ná an feiniméan seo a sheachaint, is gá teicníc fhrithsheasmhachta meaitseála impedance fuaime a úsáid, agus tá cóimheas impedance fuaimiúil ard ag dromchla radiating an vibrator piezoelectric ní dhéanann sé teagmháil dhíreach leis an meán gásach a bhfuil cóimheas impedance fuaim an-íseal aige. 

Sa trasducer seo, úsáidtear trí ábhar meaitseála éagsúla chun aistriú de réir a chéile ó dhromchla radiating an vibrator piezoelectric le impedance fuaimiúil ard go dtí an meán aeir le impedance íseal fuaim. Tá an teicníc meaitseála seo bunaithe ar an malartú fuaime uisce a chuirtear ar fáil. Modh meaitseála fuinnimh. Sa tábla, déantar cóimheasa impedance fuaim an taca, na heiliminte piezoelectric, an t-ábhar meaitseála ciseal agus an t-ualach a thaifeadadh mar ZB, Zo, Z, ZLo faoi seach toisc go bhfuil an cóimheas impedance fuaimiúil ZL aer 411 Pa·s/m, atá i bhfad níos lú ná an bac fuaimiúil ar an vibrator piezoelectric ná Zo. Mar sin, ba cheart braiteoir doimhneachta ultrasonaic éagsúla meaitseála a úsáid le haghaidh comhoiriúnú impedance, ionas go n-aistríonn an cóimheas impedance fuaime ó ard (dromchla radaithe diosca piezoelectric) go haistriú íseal 'réidh' go dtí ualach meán aeir. Chomh maith leis sin ag smaoineamh ar mhaolú fuaimiúil an ábhair ciseal meaitseála. I mbeagnach gach cleachtas anailíse teoiriciúil agus innealtóireachta, glactar le tiús na ciseal meaitseála mar (agus is é tonnfhad tonn fuaimiúil an ábhair ciseal meaitseála) agus tugtar an 'ciseal meaitseála ceathrú-tonnfhad' air. Ag smaoineamh ar an athrú ar shaintréithe minicíochta an trasducer tar éis an ciseal meaitseála a chur i bhfeidhm, ba cheart tiús na ciseal meaitseála a iolrú freisin faoi chomhéifeacht tiús, agus glactar leis an luach.