Apa itu transduser ultrasonik

Transduser (probe) adalah perangkat yang mengubah energi fisik masuk dan keluar. Probe ultrasonik mengubah energi listrik menjadi energi akustik dan mengubah energi akustik menjadi energi listrik. Konversi energi terwujud. Oleh karena itu, probe ultrasonik juga disebut transduser ultrasonik, yang dapat digunakan untuk mentransmisikan dan menerima gelombang ultrasonik, dan merupakan komponen kunci dalam sistem jangkauan ultrasonik. transduser ultrasonik terutama mencakup transduser ultrasonik mekanis, transduser ultrasonik listrik dan transduser ultrasonik elektroakustik. Diantaranya, sensor ultrasonik elektroakustik terutama terdiri dari kristal piezoelektrik (elektrostriktif) dan paduan aluminium besi-nikel (magnetostriktif). Menurut desain yang berbeda, bentuk transduser ultrasonik terutama memiliki bentuk kolom (pelat penutup logam depan dan belakang memiliki diameter yang sama), tipe tanduk (diameter pelat penutup depan dikurangi secara berlebihan dengan bentuk busur), dan bentuk kolom dengan bagian di tengah.

A transduser keramik piezoelektrik adalah transduser elektroakustik yang mengubah energi listrik dan akustik berdasarkan efek piezoelektrik dan kebalikan piezoelektrik dari kristal tertentu. Sensor ultrasonik piezoelektrik terutama terdiri dari wafer piezoelektrik. Sensor ultrasonik yang tersusun dari kristal piezoelektrik merupakan sensor reversibel yang mengubah energi listrik menjadi energi akustik, dan ketika menerima gelombang ultrasonik juga dapat mengubah energi akustik menjadi energi listrik. Sensor ultrasonik piezoelektrik beroperasi menggunakan resonansi kristal piezoelektrik. Struktur beberapa bahan kristal tunggal memiliki karakteristik asimetris. Ketika bahan-bahan ini terkena tekanan dan regangan eksternal, perubahan struktur kisi internal (deformasi) akan menghancurkan keadaan netralitas listrik makroskopis asli, yang menghasilkan medan listrik terpolarisasi. (elektrokimia), medan listrik yang dihasilkan (polarisasi elektroda) sebanding dengan besarnya regangan. Fenomena ini disebut efek piezoelektrik positif, yang ditemukan oleh Curie bersaudara pada tahun 1880. Selanjutnya, pada tahun 1881, ditemukan lebih lanjut bahwa bahan kristal tunggal tersebut juga memiliki efek piezoelektrik terbalik, yaitu ketika bahan yang memiliki efek piezoelektrik positif dikenai medan listrik yang diterapkan, tegangan dan regangan dihasilkan, dan regangan serta medan listrik eksternal terbentuk. Proporsional saja. Eksperimen menunjukkan bahwa efek piezoelektrik dan efek piezoelektrik terbalik dalam batas tertentu adalah linier. Artinya, dalam efek piezoelektrik, kerapatan muatan permukaan kristal piezoelektrik sebanding dengan besarnya regangan. Ketika regangan berubah tanda, maka muatan juga berubah tanda. Dalam kasus efek piezoelektrik terbalik, kristal piezoelektrik mengalami regangan di bawah pengaruh medan listrik eksternal. Besarnya sebanding dengan kuat medan listrik, dan bila medan listrik dibalik, regangannya juga terbalik. Transduser piezoelektrik adalah perangkat yang mengubah energi listrik dan energi akustik menggunakan efek piezoelektrik bahan kristal tunggal tertentu dan efek elektrostriktif bahan polikristalin. Karena efisiensi elektroakustiknya yang tinggi, kapasitas daya yang besar, dan struktur serta bentuknya dapat dirancang sesuai dengan aplikasi yang berbeda, maka banyak digunakan di bidang USG.

Transduser piezoelektrik ultrasonik dibagi menjadi probe tunggal dan probe ganda. Mode probe tunggal mengacu pada transduser kedekatan ultrasonik yang digunakan untuk mengirimkan gelombang ultrasonik dan gelombang ultrasonik, yaitu probe digunakan untuk transmisi dan penerimaan. Dalam mode operasi probe tunggal, saat mentransmisikan gelombang ultrasonik, perlu untuk menerapkan tegangan lebih dari sepuluh volt, beberapa puluh volt atau bahkan ratusan volt ke probe untuk menyebabkan getaran mekanis pada probe. Getaran mekanis ini meneruskan getaran wafer piezoelektrik menjadi energi mekanik. Dikonversi menjadi energi akustik untuk menggairahkan gelombang ultrasonik. Ketika gelombang ultrasonik diterima, gempa susulan yang ditimbulkan oleh gelombang ultrasonik tidak langsung hilang, dan amplitudo sinyal yang ditransmisikan lebih jelas daripada amplitudo sinyal gema, sehingga pihak penerima secara keliru menghasilkan gelombang yang dihasilkan oleh getaran sebagai gema. Kesalahan pengukuran mempengaruhi keakuratan sensor pengukuran jarak ultrasonik. Praktik konvensionalnya adalah menghentikan transmisi, menunda jangka waktu, menghindari waktu terjadinya gempa susulan dan mulai menerima gema, yang mengarah ke zona buta. Probe ganda bekerja dengan mengirimkan dua gelombang ultrasonik dan menerima gelombang ultrasonik menggunakan probe yang sama. Dari tingkat analisis zona buta probe tunggal, mode operasi probe ganda dapat sepenuhnya menghilangkan zona buta dan meningkatkan jarak pengukuran. Namun, dalam aplikasi praktis, karena jarak antara probe pemancar dan probe penerima kecil, dan gelombang suara bersifat difraksi, gelombang yang dipancarkan oleh probe pemancar ultrasonik mungkin tidak dipantulkan oleh penghalang, tetapi langsung melewati probe penerima, menghasilkan positif, oleh karena itu, zona buta masih ada.