Aksijalne vibracije ultrazvučnih pretvarača

Struktura diska s više čvorova ultrazvučne sonde , funkcija sirene je pojačati ultrazvučnu amplitudu, a veliki disk može poboljšati usmjeravanje sonde. Načelo rada ove vrste pretvarača je povezivanje uzdužne stožaste roge i uzdužnog piezoelektričnog vibratora za vibriranje zračnog medija. Kada se pojavi višemodna vibracija, na piezo disku će se proizvesti višestruki krugovi. S obje strane kružnice tona, vibracijske točke na površini diska vibriraju suprotnih faza, tako da je izračeno zvučno polje oslabljeno poništavanjem suprotnih faza. Kako bi se prevladao ovaj nedostatak, debljina jedne strane diska podiznog kruga može se mijenjati valnom duljinom kako bi se formirao konkavno-konveksni utor za kompenzaciju fazne razlike između podiznih krugova, čime se poboljšava učinkovitost zračenja pretvornika. 

Postoje mnoge srodne istraživačke institucije i proizvođači u zemlji i inozemstvu koji ih razvijaju i proizvode ultrazvučni pretvornik udaljenosti . Razvoj ultrazvučnih topografskih sondi s radnom udaljenošću od oko 15 m (Nacionalna zaklada za prirodne znanosti i Projekt financiranja nacionalnog programa, sonde razine koje proizvodi kanadska Milltronics Company, svi pripadaju disk sondama s više valnih duljina.

Eksperimenti pokazuju da kada pretvornik radi na frekvenciji od 24 kHz i promjer diska je veći od 240 mm. Pretvornik diska s više segmenata ima prednosti visoke osjetljivosti, velike radne udaljenosti (oko 15 m) i malog viševalnog spoja polukuta snopa. Nedostaci su sklop ultrazvučnog senzora udaljenosti velike su veličine i komplicirani su proizvodnim procesom.

Dijagram sendvič sonde tipična je struktura ultrazvučne sonde koja se sastoji od prednje i stražnje pokrovne ploče, piezoelektričnog vibratora i vijka za naprezanje. Gdje je stražnji poklopac općenito u obliku cilindra; prednji poklopac je uglavnom u obliku stožastog roga kako bi se povećalo područje zračenja u podvodnoj akustičkoj primjeni, baklja je obično izrezana ili djelomično izrezana kako bi odgovarala strukturi niza; Piezoelektrični vibratori u sredini su uglavnom longitudinalno polarizirani piezoelektrični keramički diskovi, ili mogu biti radijalno polarizirane piezoelektrične keramičke cijevi. Vijci visoke čvrstoće koriste se za pričvršćivanje prednjih i stražnjih poklopaca i piezoelektričnih vibratora. Strukturu pretvarača prvi je predložio francuski fizičar Lang Zhiwan, pa je također poznat kao Langevinov pretvarač.

Pretvarači koje proizvodi Bindicator iz Sjedinjenih Država, WSS serija pretvornika razine tvrtke Sense iz Njemačke i XTC/XPS serija pretvornika razine tvrtke Milltronics iz Kanade također imaju strukturu sendviča. Kao a senzor za mjerenje udaljenosti , radna frekvencija sendvič sonde općenito je između 15 khz i 60 kHz, a vrijednost od vrha do vrha pulsnog napona za pobuđivanje piezoelektričnog vibratora obično je 3200 V, a dobar sloj akustičnog usklađivanja pričvršćen je na površinu zračenja. Takvi pretvarači mogu proizvesti visoku zvučnu energiju. Sendvič sonda je glomazna i skupa, te troši puno energije, ali je prikladna za korištenje u situacijama kada je potrebna velika snaga ili veliki potisak.