Piezoelektrični ultrazvučni pretvarač

Ultrazvučni pretvornici su u biti klasa elektromehaničkih uređaja za pretvorbu energije, koji se mogu podijeliti na piezoelektrične, elektromagnetske i magnetostrikcijske tipove prema svojim principima rada. Trenutačno su uobičajeni ultrazvučni pretvornici općenito piezoelektrični, koji rade koristeći pozitivne i negativne piezoelektrične učinke piezoelektričnih materijala. Piezoelektrični materijal je prisiljen generirati električni naboj, što se naziva pozitivni piezoelektrični učinak. Nasuprot tome, kada se električno polje primijeni na piezoelektrični materijal, piezoelektrični materijal će proizvesti mehaničku deformaciju i mehaničko naprezanje. Taj se fenomen naziva inverzni piezoelektrični učinak. Kada je električno polje primijenjeno na senzor ultrazvučnog pretvarača izmjenični signal, različiti oblici elastičnih valova mogu se pobuditi u piezoelektričnom materijalu. Kada se frekvencija izmjeničnog električnog polja podudara s frekvencijom mehaničke rezonancije piezoelektričnog materijala, piezoelektrični materijal je u stanju mehaničke rezonancije i postaje piezoelektrični vibrator. Ako je frekvencija mehaničke rezonancije u ultrazvučnom spektru, mehanički val koji šalje piezoelektrični vibrator je ultrazvučni.

U tehnologiji ultrazvučnog ispitivanja, ultrazvučna odašiljačka sonda i prijemnik ultrazvučna sonda se može zasebno izraditi korištenjem pozitivnih i negativnih piezoelektričnih učinaka. Budući da je piezoelektrični učinak reverzibilan, većina ultrazvučnih sondi i odašilje i prima.

Ultrazvučni senzori za mjerenje udaljenosti mogu se podijeliti u tri raspona: veliki, srednji i mali prema njihovoj radnoj udaljenosti. Među njima, udaljenost otkrivanja malog dometa manja je od 2 m, radna frekvencija je između 90-300 kHz; udaljenost detekcije srednjeg dometa je oko 20m, radna frekvencija je između 90kHz; velikih 300KHz senzor ultrazvučne sonde je oko 50m, a radna frekvencija je između 20-30kHz. Dodatno, tu je i audio senzor za domet čija je udaljenost detekcije veća od 50 m, a radna frekvencija je oko 10 kHz.