बेलनाकार पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर का गुंजायमान प्रदर्शन(2)

इस बेलनाकार ट्रांसड्यूसर का डिज़ाइन क्षैतिज दिशा में समान दिशा प्राप्त करने के लिए 1-3-2 मिश्रित सामग्री तत्व की मोटाई कंपन का उपयोग करके इलेक्ट्रो-ध्वनिक रूपांतरण का एहसास करना है। ट्रांसड्यूसर की डिज़ाइन आवृत्ति 74kHz है। पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर की गुंजयमान आवृत्ति का विश्लेषण और भविष्यवाणी करने के लिए, ट्रांसड्यूसर को अनुकरण करने के लिए परिमित तत्व विश्लेषण सॉफ्टवेयर का उपयोग किया जाता है। के बेलनाकार सरणी का आठवां हिस्सा  पीजेडटी सामग्री पीज़ोसेरेमिक का चयन किया जाता है, अर्थात, 1-3-2 मिश्रित सामग्री पट्टी और बैकिंग का एक टुकड़ा तैयार किया जाता है। मिश्रित सामग्री का आकार नमूने के वास्तविक आकार के बिल्कुल समान है। बैकिंग का बाहरी व्यास 60 मिमी है, पाइप की दीवार की मोटाई 5 मिमी है, और ऊंचाई 15 मिमी है। यह आंकड़ा ट्रांसड्यूसर के एक तत्व की मोटाई कंपन मोड को दर्शाता है, और इसकी अनुनाद आवृत्ति 73.9kHz है।

मफलर पूल में दो ट्रांसड्यूसर के अनुनाद प्रदर्शन को प्रयोगात्मक रूप से मापा गया था, और दो ट्रांसड्यूसर के प्रवेश वक्र लगभग समान थे, ताकि उत्पादन प्रक्रिया संभव हो और नमूनों में अच्छी स्थिरता हो। एक सटीक प्रतिबाधा विश्लेषक के साथ मापा गया बेलनाकार पीज़ोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर में से एक का जल प्रवेश वक्र प्रस्तुत किया गया है। अनुनाद आवृत्ति 72 kHz है। दोनों आंकड़ों के बीच तुलना से पता चलता है कि पानी में माप के परिणाम सिमुलेशन परिणामों के बहुत करीब हैं। इससे पता चलता है कि बेलनाकार ट्रांसड्यूसर नमूने की कंपन आवृत्ति मूल रूप से डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा करती है।

 ट्रांसड्यूसर का प्रदर्शन माप

स्वचालित ध्वनिक अंशांकन प्रणाली का उपयोग ट्रांसमिशन वोल्टेज प्रतिक्रिया, रिसेप्शन वोल्टेज संवेदनशीलता और प्रत्यक्षता जैसे दो मिश्रित बेलनाकार जल ध्वनिक ट्रांसड्यूसर के प्रदर्शन को मापने के लिए किया गया था। माप आवृत्ति 20 से 100 किलोहर्ट्ज़ तक थी। यह प्रयोग ग्रेट वॉल रेडियो फैक्ट्री के ध्वनिक मापन केंद्र के साइलेंसिंग पूल में किया गया था। दोनों ट्रांसड्यूसर का प्रदर्शन समान है, और सापेक्ष विचलन 5% के भीतर है। इनमें से एक का प्रदर्शन PZT41 सामग्री पीज़ोइलेक्ट्रिक स्ट्रिप का चयन किया गया है। विश्लेषण के लिए ट्रांसमिशन वोल्टेज प्रतिक्रिया आवृत्ति के साथ बदलती रहती है। अधिकतम मान 139dB है, और 3dB बैंडविड्थ 7kHz है। ट्रांसड्यूसर की प्राप्त संवेदनशीलता को 20 से 60 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति सीमा के भीतर मापा जाता है, और इसकी प्राप्त वोल्टेज संवेदनशीलता -212 है। (लहरदार मिट्टी 4dB)। ट्रांसड्यूसर की प्रत्यक्षता माप परिणाम बताते हैं कि ट्रांसड्यूसर में मूल रूप से क्षैतिज 360 की दिशा होती है, लेकिन उतार-चढ़ाव बड़ा होता है, जिसका मुख्य कारण ट्रांसड्यूसर के सरणी तत्वों के बीच का अंतराल बहुत बड़ा है। पीजो तत्व विकिरण क्षेत्र छोटा है। ऊर्ध्वाधर दिशा आरेख से पता चलता है कि ट्रांसड्यूसर की ऊर्ध्वाधर दिशा में 3dB बीमविड्थ 12 ° है।

पीजोइलेक्ट्रिक मिश्रित बेलनाकार ट्रांसड्यूसर में, मिश्रित तत्व 10 मिमी मोटा होता है, और जब पीजो सिलेंडर का व्यास 70 मिमी होता है, तो अनुनाद आवृत्ति लगभग 72 किलोहर्ट्ज़ होती है। यदि मिश्रित पीजो तत्व की मोटाई कम कर दी जाए और सिलेंडर का व्यास कम कर दिया जाए, तो गुंजयमान आवृत्ति कम हो जाएगी पीजो डिस्क ट्रांसड्यूसर सामग्री को और बढ़ाया जा सकता है, ताकि जब ट्रांसड्यूसर का व्यास बड़ा हो, तो उच्च गुंजयमान आवृत्ति प्राप्त की जा सके, जिससे शुद्ध पीजोइलेक्ट्रिसिटी में सुधार हो सके। जब पीजो सिरेमिक बेलनाकार ट्रांसड्यूसर में उच्च अनुनाद आवृत्ति होती है, तो इसकी मात्रा छोटी होती है और इसे संसाधित करना मुश्किल होता है। साथ ही, 1-3-2 मिश्रित बेलनाकार ट्रांसड्यूसर में समान आवृत्ति के पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक बेलनाकार ट्रांसड्यूसर की तुलना में बड़ा बैंडविड्थ सुधार होता है, और उत्सर्जन वोल्टेज प्रतिक्रिया पीजो सिरेमिक के बराबर होती है।

क्योंकि पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर की डिज़ाइन संरचना निर्माण के बाद की संरचना से थोड़ी अलग है, और विनिर्माण प्रक्रिया में सुधार की आवश्यकता है, ट्रांसड्यूसर का प्रदर्शन अपेक्षित गणना परिणाम से थोड़ा कम है। इसके अलावा, ट्रांसड्यूसर सरणी तत्वों का विकिरण क्षेत्र छोटा है, और प्रत्येक सरणी तत्व की कंपन ऊर्जा परिधि के साथ वितरित की जाती है, जिसके परिणामस्वरूप कम संवेदनशीलता प्राप्त होती है। हालाँकि, सरणी तत्व की विकिरण सतह के क्षेत्र को बढ़ाकर, सरणी तत्व की मोटाई को कम करके, और सरणी तत्वों के बीच की दूरी को कम करके, ट्रांसड्यूसर की प्राप्त संवेदनशीलता में सुधार किया जा सकता है और ट्रांसड्यूसर के क्षैतिज अभिविन्यास की एकरूपता में भी सुधार किया जा सकता है।