Vibrazioni assiali di trasduttori ultrasonici

La struttura del disco multinodo trasduttori ultrasonici , la funzione del corno è quella di amplificare l'ampiezza ultrasonica e il grande disco può migliorare il puntamento del trasduttore. Il principio di funzionamento di questo tipo di trasduttore è collegare un corno conico longitudinale e il vibratore piezoelettrico longitudinale per far vibrare il mezzo aereo. Quando si verifica una vibrazione multimodale, sul disco piezoelettrico verranno prodotti più cerchi pitch. Su entrambi i lati del cerchio pitch, i punti vibrazionali sulla superficie del disco vibrano con fasi opposte, in modo che il campo sonoro irradiato venga indebolito dalla cancellazione di fase opposta. Per superare questo inconveniente, lo spessore di un disco laterale del cerchio primitivo può essere modificato di una lunghezza d'onda per formare una scanalatura concavo-convessa per compensare la differenza di fase tra i cerchi primitivi, migliorando così l'efficienza di radiazione del trasduttore. 

Ci sono molti istituti di ricerca e produttori correlati in patria e all'estero per svilupparli e produrli trasduttore a distanza ultrasonica . Lo sviluppo di trasduttori topografici a ultrasuoni con una distanza di lavoro di circa 15 m (National Natural Science Foundation e National Program Funding Project, trasduttori di livello prodotti dalla canadese Milltronics Company, appartengono tutti a trasduttori a disco multi-lunghezza d'onda.

Gli esperimenti dimostrano che quando il trasduttore funziona ad una frequenza di 24 kHz e il diametro del disco è maggiore di 240 mm. Il trasduttore del disco multisegmento presenta i vantaggi di alta sensibilità, ampia distanza di lavoro (circa 15 m) e giunto multi-onda a semiangolo con raggio piccolo. Gli svantaggi del Il circuito del sensore di distanza ad ultrasuoni è di grandi dimensioni e complicato dal processo di produzione.

Il diagramma del trasduttore sandwich è una tipica struttura del trasduttore ultrasonico costituita da una piastra di copertura anteriore e posteriore, un vibratore piezoelettrico e una vite di sollecitazione. Dove il coperchio posteriore ha generalmente la forma di un cilindro; la copertura frontale ha per lo più la forma di un corno conico per aumentare l'area di radiazione nell'applicazione acustica subacquea, la svasatura è solitamente tagliata o parzialmente tagliata per adattarsi alla struttura dell'array; I vibratori piezoelettrici al centro sono per lo più dischi ceramici piezoelettrici polarizzati longitudinalmente, oppure possono essere tubi ceramici piezoelettrici polarizzati radialmente. Per fissare i coperchi anteriore e posteriore e i vibratori piezoelettrici vengono utilizzate viti di sollecitazione ad alta resistenza. La struttura del trasduttore fu proposta per la prima volta dal fisico francese Lang Zhiwan, quindi è anche conosciuta come trasduttore di Langevin.

Anche i trasduttori prodotti dalla statunitense Bindicator, la serie di trasduttori di livello WSS della Sense of Germany e la serie di trasduttori di livello XTC/XPS della Milltronics del Canada adottano una struttura a sandwich. Come a sensore di misurazione della distanza , la frequenza di lavoro del trasduttore sandwich è generalmente compresa tra 15 kHz e 60 kHz e il valore picco-picco della tensione di impulso per eccitare il vibratore piezoelettrico è solitamente 3200 V e un buon strato di adattamento acustico è attaccato alla superficie di radiazione. Tali trasduttori sono in grado di produrre un'elevata energia acustica. Il trasduttore sandwich è ingombrante e costoso e consuma molta energia, ma è adatto all'uso nelle situazioni in cui è richiesta elevata potenza o grande spinta.