Ultrazvučni pretvarač za mjerenje udaljenosti piezo senzora

Ultrazvuk se odnosi na zvučne valove s frekvencijama iznad 20 kHz i to je vrsta mehaničkih valova. Budući da ima dobru usmjerenost i toleranciju na okolinu, piezo prstenasti električni senzor koristi se u tehnologiji mjerenja momenta. Ultrazvučno mjerenje udaljenosti je beskontaktna tehnika mjerenja udaljenosti. Glavne metode su pulsna metoda, fazna metoda i metoda pretvorbe frekvencije. Ultrazvučno mjerenje udaljenosti uglavnom koristi pulsnu metodu. Pulsna metoda piezo zvuk PZT materijali izravno izračunavaju vrijednost udaljenosti mjerenjem vremena potrebnog za prijenos signala impulsa naprijed-natrag preko udaljenosti koju treba izmjeriti. Njegova formula je D = V t2D /2 gdje je D vrijednost udaljenosti koju treba izmjeriti elektronički piezokeramički disk kristal ; V je brzina širenja nosača u zraku; t2D je vrijeme povratnog putovanja prijevoznika. Na točnost određivanja raspona pulsnom metodom utječe točnost pretvornik piezo sfere , a na točnost vremena utječe frekvencija osciliranja. Ako se ultrazvučni valovi koriste kao nosivi valovi, a potrebna točnost dometa ΔD ≤ 1 cm, tada je potrebna točnost mjerenja vremena Δt ≤ 5,9 × 10-5 s, odnosno sve dok frekvencija osciliranja dosegne 1,7 × 104 Hz, to je vrlo jednostavno. Piezoelektrični ultrazvučni pretvornici izrađeni su korištenjem piezoelektričnog učinka piezo pretvornika. Polarizirani piezoelektrični materijal podvrgava se mehaničkoj deformaciji pod primijenjenim električnim poljem. To se naziva inverzni piezoelektrični efekt. Nasuprot tome, mehanička deformacija piezoelektričnog materijala također stvara napon. To se zove pozitivni piezoelektrični učinak. Korištenje inverznog piezoelektričnog efekta, visokofrekventni naponi prikupljanje piezo energije može se pretvoriti u visokofrekventne mehaničke vibracije za generiranje ultrazvučnih valova; pozitivne ultrazvučne vibracije također se mogu koristiti za pretvaranje primljenih ultrazvučnih vibracija u električne signale. Ovako radi ultrazvučni pretvarač. Piezoelektrični ultrazvučni pretvornici mogu se promatrati kao mreže s četiri terminala s električnim i mehaničkim krajevima.