Comhartha aeroiriúnaithe braiteoirí ultrasonaic piezoelectric

Braiteoir piezoelectric

Síneann cur i bhfeidhm braiteoirí piezoelectric le haghaidh braite agus excitation go leor réimsí. Tugann an t-alt seo isteach go príomha ionduchtú roinnt déine fisiceach, eadhon luasghéarú, creathadh, ascalaithe agus brú, ar féidir a mheas mar an gcéanna ó thaobh an braiteora agus a choigeartú comhartha riachtanach. Maidir le luasghéarú, is gnách go gcuirtear íogaireacht an bhraiteora ultrasonaic in iúl mar mhuirear atá comhréireach leis an bhfórsa seachtrach nó an luasghéarú (ar a dtugtar luasghéarú mar gheall ar dhomhantarraingt an chuid is mó den am). Mar sin féin, sa chiall fhisiciúil docht, aschuireann an braiteoir ultrasonaic muirear a chinntear i ndáiríre ag a dhífhoirmiú/sraonadh. Ag taispeáint a braiteoir ceirmeach piezo suiteáilte ag an suíomh barr, agus an bun á tharraingt ag fórsa seachtrach. I gcás úsáid a bhaint as méadair luasghéaraithe, beidh an deireadh seasta (barr) cloí leis an réad a thomhas luasghéarú, agus ag an am céanna Is é an fórsa seachtrach an táimhe an mais cloí leis an taobh eile (bun), agus an deireadh seo i gcónaí ag iarraidh fanacht fós. Chomh fada agus atá an córas comhordanáidí tagartha socraithe ag an mbarr (ag glacadh leis go bhfeidhmíonn an braiteoir mar sprionga le tairiseach ard earraigh K), foirmeoidh an sraonadh x fórsa imoibrithe:

Fint = Kx (1)

I ndeireadh na dála, stopfaidh an mhais (braiteoir ultrasonaic ) ag bogadh/ ag athrú faoi na coinníollacha seo a leanas:

Fint = Fext = Kx (2)

Toisc go bhfuil lucht Q comhréireach leis an sraonadh (an chéad ord), agus go bhfuil an sraonadh comhréireach le fórsa, tá Q comhréireach leis an bhfórsa freisin. Cruthóidh fórsa sinusóideach a bhfuil uasluach Fmax aige muirear sinusóideach le huasluach Qmax. I bhfocail eile, nuair a bhíonn an fórsa sine ag a luach uasta, is féidir an sruth ón braiteoir a chomhtháthú chun Qmax a fháil. Méadóidh méadú ar mhinicíocht na sine wave an sruth; ach sroichfidh sé an buaic níos tapúla, is é sin, an bunleibhéal (Qmax) a choinneáil tairiseach. raon minicíochta an braiteoir ultrasonaic chun an tsonraíocht íogaireachta a shonrú. Mar sin féin, mar gheall ar airíonna meicniúla an braiteora, tá minicíocht athshondach ag an braiteoir i ndáiríre (os cionn an raon minicíochta inúsáidte), agus beidh fiú fórsa ascalaithe beag a tháirgeadh sraonadh réasúnta mór, a eascraíonn i aimplitiúid aschuir mór.Má neamhaird muid an éifeacht athshondas, is féidir linn a shamhaltú an braiteoir piezoelectric mar fhoinse reatha i gcomhthreo leis an toilleas seadánacha an braite (dá ngairtear Cd voltas sraith anseo), dá ngairtear Cd. Is é an voltas seo an voltas coibhéiseach a fheictear ar anóid an bhraiteora agus an muirear á stóráil. Mar sin féin, ní mór dúinn aird a thabhairt ar an bhfíric go bhfuil an dara modh níos simplí i dtéarmaí insamhalta a lán iarratais. Mar a luadh cheana, tá an sruth comhréireach leis an ráta athraithe sceabhacha; le haghaidh cuar AC sinusoidal le luasghéarú aimplitiúid leanúnach, ní mór aimplitiúid an ghineadóra reatha a athrú de réir minicíochta.

Ar deireadh, más gá gineadóir den sórt sin an comhartha fisiceach iarbhír a léiriú, is féidir claochladán a úsáid. Sa sampla seo, mhúnlaíomar gineadóir le híogaireacht 0.5pC/g agus toilleas seadánacha 500pF. Aschuir gineadóir an tsíthonnta 1V in aghaidh an aonaid g chun insamhalta a bhaint amach. Déanann an claochladán é a choigeartú síos go 1mV ina chorna tánaisteach. Déanfar an swing 1mV a instealladh sa chéad chéim eile agus muid ag súil Q = VC = 0.5 pC.

Anailís amplifier muirear

Léiríonn bunphrionsabal amplifier muirear clasaiceach, is féidir a úsáid mar chiorcad aeroiriúnaithe comhartha. Sa chás seo, roghnaimid an tsamhail foinse reatha, rud a léiríonn gur gléas é an braiteoir ultrasonaic go príomha le impedance ard aschuir.

friotaíocht ionchuir

An ciorcad riochtú comhartha de trasducer diosca ceirmeach piezo

Ní mór go mbeadh impedance ionchur neamh-íseal a bhailiú an chuid is mó d'aschur muirear an braite. Dá bhrí sin, is réiteach idéalach é aimplitheoir muirir, mar gheall ar chomh fada agus a chothaíonn an t-aimplitheoir gnóthachan ard ag na minicíochtaí comhartha seo, cuirfidh a ionchur faoi deara go mbeidh an comhartha braite le feiceáil mar thalamh fíorúil. I bhfocail eile, má tá aon mhuirear ar an braiteoir ag iarraidh a mhéadú ar an anóid braite (Cd) nó toilleas seadánacha ionchuir amplifier (Ca), déanfar voltas a fhoirmiú ag an ionchur amplifier. Tríd an méid céanna muirear líonra aiseolais diúltach a tharraingt nó a tharraingt, eadhon RFB agus CFB, déantar an voltas seo a chúiteamh láithreach.

Gnóthachan

Toisc gur talamh fíorúil é ionchur comhartha an amplifier, cruthaíonn an sruth ionchuir cineál swing voltais aschuir; agus socraítear an gnóthachan ardmhinicíochta ag luach CFB (laghdaítear tionchar RFB, a gcuirfear síos air níos déanaí sa chuid 'bandaleithead'). Tabhair faoi deara gur lú an toilleas. Tabhair faoi deara freisin nach mbraitheann an gnóthachan ciorcad ar toilleas (Cd) an braiteora ultrasonaic ar chor ar bith, ach is fearr aird a thabhairt ar éifeacht an luacha seo ar thorann.

bandaleithead

Ionas gur féidir an t-aimplitheoir a chlaonadh i gceart (conair DC a sholáthar don sruth laofachta ionchuir amplifier), tá friotóir aiseolais (Rf) ag teastáil. Ag minicíochtaí níos ísle, déantar ciorcad oscailte an chuaird capacitive den chosán aiseolais, agus déantar an fhriotaíocht aiseolais mar phríomhfhriotaíocht, rud a laghdóidh an gnóthachan go héifeachtach. Ag minicíochtaí níos airde, déantar impedance an chiorcaid toilleora níos lú, rud a fhágann go héifeachtach deireadh a chur le tionchar an chosáin aiseolais friotaíochta. Is é an freagra ciorcad deiridh ar excitation fisiciúil AC (lena n-áirítear toilleas seadánacha an braiteora) freagra an scagaire ard-pas.

Cinneann an t-iarratas an bandaleithead comhartha ábhartha. Dá bhrí sin, agus an toilleas á laghdú chun an gnóthachan a mhéadú, is gá freisin an fhriotaíocht a mhéadú chun an minicíocht cuaille a choinneáil íseal. Cuirfidh friotaíocht a chur leis isteach ar ghnéithe eile den réiteach. Chomh maith le tionchar a imirt ar thorann (a thuairiscítear go mion sa chuid 'torann'), dá airde an fhriotaíocht, is amhlaidh is deacra é a chur i bhfeidhm i ndáiríre - tá sé deacair friotaíocht réamhdhéanta a fháil agus a chinntiú go bhfuil rian an PCB chun friotaíocht seadánacha a rianú níos mó ná an RFB féin. Má cheadaíonn sonraíochtaí an chiorcaid úsáid friotóirí , is féidir na friotóirí mount dromchla a úsáid láithreach, agus níl gá le teicnící leagan amach chun cinn (cosúil le húsáid bannaí garda, etc.).

Mar a luadh cheana, fachtóir eile a theorannú de sorcóir ceirmeach piezo claonadh ciorcad. Tá méadú ar fhriotaíocht Cruthaíonn sruth claonta ionchuir an aimplitheoir voltas claonta aschuir tríd an bhfriotóir. Is féidir an voltas seo a íoslaghdú trí aimplitheoirí a roghnú le sruthanna laofachta ionchuir íseal, mar aimplitheoirí ionchuir FET. Chomh fada agus a bhfuil luach an fhriotóra aiseolais níos lú ná 1GΩ, agus is féidir an cúpláil AC idir na céimeanna a úsáid chun an fhritháireamh a ghintear a scagadh, ansin níor cheart go mbeadh an claonadh ionchuir srutha an amplifier seo (go ginearálta níos lú ná 100pA) aon fhadhb.

Tabhair faoi deara, mar gheall ar an deacracht a bhaineann le minicíocht íseal an scagaire ard-pas a choinneáil, go bhfuil sé ag éirí níos deacra braiteoirí piezoelectric a úsáid in iarratais DC in aice (cé go bhfuil sruth sceite an braiteora féin an-bheag).

Cé nach bhfuil sé mar chuid den chéim aimpliúcháin, is gá scagaire pas íseal a chur leis áit éigin chun freagra an chuaird ar chomharthaí nach dteastaíonn ag minicíocht athshondais an braiteora ultrasonaic a laghdú, agus an digitiú iomlán agus an torann a ailiasú sa bhanna minicíochta ábhartha á laghdú.