पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर के कंपन मोड का चयन

  पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक अल्ट्रासोनिक तरंगों को उत्तेजित करने के लिए बाहरी वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत कंपन करता है। पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक के सामान्य कंपन मोड खिंचाव कंपन, झुकने वाला कंपन और कतरनी कंपन हैं। पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक वाइब्रेटर के आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले टेलीस्कोपिक कंपन मोड को लंबाई कंपन मोड, रेडियल कंपन मोड और मोटाई कंपन मोड में विभाजित किया गया है। डिस्क मोटाई कंपन मोड दिखाया गया है। वाइब्रेटर एक डिस्क के आकार में होता है, और ध्रुवीकरण दिशा और लागू विद्युत क्षेत्र दोनों मोटाई दिशा के समानांतर होते हैं, और वाइब्रेटर मोटाई दिशा में कंपन करता है। इस कंपन मोड की मौलिक अनुनाद आवृत्ति मोटाई के व्युत्क्रमानुपाती होती है। लागू आवृत्ति रेंज 30 से 100 किलोहर्ट्ज़ है, और सापेक्ष बैंडविड्थ 1 से 4 9/5 के भीतर है।

यदि दो लम्बी हैं पीजेडटी सिरेमिक गोलार्ध शीटों को एक साथ बांधा जाता है, जब एक रोमांचक विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है तो झुकने वाला कंपन उत्पन्न हो सकता है जिससे एक शीट लंबी हो जाती है और दूसरी छोटी हो जाती है। समान मोटाई और ध्रुवीकृत बंधी हुई दो सिरेमिक शीटों को विपरीत दिशाओं में ध्रुवीकृत किया जाता है और श्रृंखला में बिजली की आपूर्ति से जोड़ा जाता है; चित्र 3बी एक ही ध्रुवीकरण दिशा के साथ दो सिरेमिक शीटों के समानांतर कनेक्शन को दर्शाता है। दो सिरेमिक चिपकने वाली शीटों में, विद्युत क्षेत्र झुकने वाला कंपन उत्पन्न करने के लिए उनमें से केवल एक को उत्तेजित करता है। इसी प्रकार, दो को झुकाना एक पतली धातु शीट पर पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर शीट या एक पतली धातु शीट पर सिरेमिक शीट को जोड़ने से भी झुकने वाला कंपन उत्पन्न हो सकता है। मोटाई झुकने वाले कंपन मोड की गुंजयमान आवृत्ति शीट की लंबाई z और चिपकने वाली शीट की कुल मोटाई t के बीच संबंध से संबंधित है। उनमें से, IV एक आवृत्ति स्थिरांक है। मोटाई झुकने वाला कंपन मोड 500 हर्ट्ज से 100 किलोहर्ट्ज़ तक की आवृत्तियों पर लागू होता है। ऐसे वाइब्रेटर का आकार आम तौर पर (सिरेमिक शीट की चौड़ाई) Z (6 ~ 10) w ट्रेनिंग ≥ 3.5 t होता है। मोटाई कतरनी कंपन मोड ध्रुवीकरण दिशा के समानांतर इलेक्ट्रोड सतह की विशेषता है, वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र में, पीजोइलेक्ट्रिक सिलेंडर घटक शीट मोटाई दिशा में कतरनी कंपन उत्पन्न करती है। मोटाई कतरनी मोड को उत्तेजित करना आसान है और इसका उपयोग मुख्य रूप से 10 से 60 kHz की उच्च आवृत्ति रेंज में किया जाता है, जिसका यहां विस्तार से वर्णन नहीं किया जाएगा। अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर में, पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर अल्ट्रासोनिक तरंगों का उत्सर्जन करता है।

यह आवश्यक है कि वाइब्रेटर कंपन का आयाम बड़ा हो, इसलिए झुकने वाले कंपन मोड का उपयोग करना बेहतर होता है। साथ ही, क्योंकि पीजो सिरेमिक कटोरे की ध्वनिक प्रतिबाधा बेहद कम है, सामान्य पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री के लिए इसके साथ मिलान प्रतिबाधा प्राप्त करना असंभव है, और इसलिए इसे एक संक्रमण परत के माध्यम से महसूस किया जाना चाहिए। यह पाया गया है कि पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक का टुकड़ा पतली धातु के टुकड़े से जुड़ा होता है, और पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक का उपयोग झुकने वाले कंपन मोड को उत्पन्न करने के लिए उत्तेजना स्रोत के रूप में किया जाता है, जिसमें एक बड़ा आयाम और एक छोटा ध्वनिक प्रतिबाधा होता है, और हवा के साथ ध्वनिक प्रतिबाधा मिलान प्राप्त कर सकता है। सिरेमिक शीट और पतली धातु शीट बॉन्डिंग संरचना के रूप में, पतली धातु शीट पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक और इलेक्ट्रोड को पहनने और क्षति से बचाने के लिए एक सुरक्षात्मक फिल्म के रूप में भी काम कर सकती है। सामग्री को उच्च स्थिरता वाले निकल-क्रोमियम-टाइटेनियम मिश्र धातु से चुना जा सकता है। चूँकि धातु का टुकड़ा जितना पतला होता है, ध्वनि दबाव प्रत्यागामी संप्रेषण उतना ही अधिक होता है, धातु का टुकड़ा पतला होने के लिए डिज़ाइन किया गया है, आमतौर पर लगभग 0.1 मिमी।

 वाइब्रेटर का आकार और साइज़

एक अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर में, प्रसारित अल्ट्रासोनिक क्षेत्र को पंखे के आकार का होना आवश्यक है, और एक आयताकार वाइब्रेटर को तरंग स्रोत माना जाता है। पिस्टन कंपन के लिए लंबाई और चौड़ाई का एक आयताकार तरंग स्रोत का उपयोग किया जाता है, और गैस माध्यम में उत्सर्जित अनुदैर्ध्य तरंग ध्वनि क्षेत्र डिस्क स्रोत के समान होता है। पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक डिस्क का मुख्य बीम एक चतुर्भुज पिरामिड है, जो आयताकार तरंग स्रोत के दिशात्मक मुख्य लोब का एक परिप्रेक्ष्य दृश्य है।