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Principali indicatori di prestazione dei trasduttori ultrasonici

Visualizzazioni: 23 Autore: Editor del sito Orario di pubblicazione: 27/09/2018 Origine: Sito

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Le caratteristiche dei raggi delle onde ultrasoniche si formano in linea retta quando incontrano due sostanze con diversi rapporti di impedenza acustica. All'interfaccia avviene la trasmissione di riflessione e rifrazione. La riflessione e la rifrazione delle onde ultrasoniche seguono le leggi dell'ottica geometrica. Maggiore è la differenza nel rapporto di impedenza acustica tra i due mezzi di interfaccia, maggiore è la riflessione e minore è l'energia acustica che penetra nel secondo mezzo. Nelle due interfacce riflettenti parallele dello strato, le onde sonore possono essere riflesse avanti e indietro più volte finché l'energia non viene ridotta a zero. Quando il raggio sonoro di il trasduttore per il misuratore di portata viene proiettato sulla superficie concava o convessa o sull'interfaccia irregolare, provoca anche la messa a fuoco e la diffusione come la luce. Quando la lunghezza d'onda dell'onda ultrasonica viene confrontata con la dimensione dell'ostacolo, si verifica il fenomeno della diffrazione e quando la lunghezza d'onda dell'onda ultrasonica è molto più piccola della dimensione dell'ostacolo, il fenomeno della diffrazione è trascurabile.

Le caratteristiche di assorbimento delle onde ultrasoniche oltre all'attenuazione energetica introdotta dal fronte d'onda, sono principalmente l'attenuazione dell'assorbimento energetico del mezzo di propagazione. Per l'onda piana armonica semplice, se si considera il problema dell'assorbimento medio, il movimento di spostamento delle particelle dell'onda armonica semplice si propaga nella direzione positiva di viene descritto il trasduttore del livello del carburante ad ultrasuoni . Informazioni sull'effetto doppler: quando c'è movimento relativo tra la sorgente sonora e il bersaglio, l'onda sonora riflessa dal bersaglio apparirà il fenomeno dello spostamento di frequenza. Questo fenomeno è chiamato effetto Doppler. 4f è il valore di spostamento della frequenza, V è la velocità di movimento relativa tra il bersaglio e la sorgente sonora e Y è l'angolo tra la direzione incidente dell'onda ultrasonica e la direzione di movimento del bersaglio, ed è anche la lunghezza d'onda. Quando la direzione di propagazione dell'onda sonora coincide con la direzione del movimento dell'oggetto,che è un valore negativo; altrimenti un valore positivo. Questo è il principio base della misurazione della velocità Doppler.

Il principale indice di prestazione del trasduttori ad ultrasuoni oltre a determinare le sue caratteristiche di frequenza di risonanza, è più importante comprendere le sue caratteristiche di conversione da elettrico a suono e le caratteristiche di radiazione acustica. I principali indicatori di prestazione del trasduttore sono i seguenti aspetti: (1) La frequenza di lavoro f è per lo più selezionata vicino alla frequenza di risonanza meccanica del trasduttore. Pertanto, la frequenza operativa del trasduttore si riferisce generalmente alla frequenza di risonanza meccanica del trasduttore. Il coefficiente di coesione elettromeccanica K il coefficiente di accoppiamento elettromeccanico K è un parametro importante che indica l'accoppiamento tra l'energia meccanica e l'energia elettrica del trasduttore piezoelettrico.

Poiché l'energia meccanica del vibratore piezoelettrico è correlata alla forma e alla modalità di vibrazione del vibratore, la modalità di vibrazione è diversa e anche il coefficiente di coesione elettromeccanica è diverso. In generale, vengono utilizzati pedici aggiuntivi per indicare diversi modi di vibrazione, come Kp, che rappresenta il fattore di coesione elettromeccanica del modo di vibrazione radiale di un wafer sottile. Ovviamente K è una quantità fisica adimensionale. Il fattore di qualità elettromeccanica Qm, Qm è la grandezza fisica che fa riferimento al fattore di qualità elettrica Qe del sistema di vibrazione meccanica. Qm ha anche tre definizioni,il trasduttore ultrasonico montato all'esterno è rappresentato alla frequenza di risonanza. Il valore della frequenza sui punti di potenza della metà sinistra e destra è chiamato larghezza di banda del trasduttore.

Poiché il fattore di qualità meccanica m riflette il grado di perdita di energia meccanica del vibratore piezoelettrico durante il processo di risonanza, il fattore di qualità meccanica del trasduttore è strettamente correlato al suo coefficiente di coincidenza elettromeccanica. Inoltre, è anche strettamente correlato alle proprietà elettromeccaniche della struttura del trasduttore, dei materiali e all'impedenza di radiazione del mezzo. lo stesso trasduttore è facilmente 30 nel mezzo liquido e 20 nell'aria. Si può vedere che la banda di frequenza del trasduttore ultrasonico nel mezzo dell'aria è relativamente stretta.

Le caratteristiche di impedenza del trasduttore si basano sullo schema elettromeccanico equivalente a sei terminali del trasduttore, ciascuno con una determinata impedenza caratteristica. Pertanto, il trasduttore deve corrispondere all'impedenza dello stadio finale del circuito di trasmissione (o del primario del circuito di ricezione). Inoltre, a seconda delle caratteristiche del raggio degli ultrasuoni, il trasduttore deve anche adattarsi al carico acustico irradiato (o carico acustico ricevente). Come realizzare la tecnologia di adattamento dell'impedenza elettromeccanica e dell'impedenza acustica è uno dei problemi chiave che devono essere risolti nello sviluppo di trasduttori a ultrasuoni. La caratteristica direzionale del trasduttore è adatta sia per i trasduttori ultrasonici trasmittenti che riceventi. Quando la dimensione è maggiore o uguale alla lunghezza d'onda dell'onda acustica del mezzo, l'energia acustica emessa/ricevuta è concentrata in determinate direzioni e l'energia acustica è concentrata. (o pressione sonora) è una funzione dell'azimut. Di solito, la curva della pressione sonora con l'azimut è chiamata modello direzionale.

Caratteristiche di frequenza del il trasduttore del misuratore di portata ad ultrasuoni è uno dei parametri principali del trasduttore. Si riferisce alle caratteristiche di impedenza, pressione sonora e sensibilità in funzione della frequenza. Nelle applicazioni pratiche, è generalmente auspicabile che il trasmettitore a ultrasuoni ottenga una caratteristica di impedenza piatta in una determinata banda di frequenza per adattarsi ai cambiamenti nel carico, per evitare un disadattamento di impedenza, che si traduce in un riscaldamento del circuito, una ridotta efficienza di conversione energetica e persino danni al dispositivo. La banda larga del ricevitore a ultrasuoni è in grado di ricevere un segnale a impulsi stretto o un segnale oscillante con un breve tempo di postluminescenza e quindi ha una risoluzione di spostamento estremamente elevata in direzione dell'asse acustico. Anche l'efficienza di conversione della potenza e dell'energia del trasduttore sono indicatori tecnici che devono essere considerati nello sviluppo dei trasduttori a ultrasuoni. Tra questi, l'efficienza del trasduttore dipende dalla forma della vibrazione, dal materiale del trasduttore, dalla struttura del sistema di vibrazione meccanica e dal lavaggio della frequenza operativa.