Trasduttore ultrasonico piezoelettrico

I trasduttori ad ultrasuoni sono essenzialmente una classe di dispositivi elettromeccanici di conversione dell'energia, che possono essere suddivisi in piezoelettrici, elettromagnetici e magnetostrittivi in ​​base ai loro principi di funzionamento. Allo stato attuale, i comuni trasduttori a ultrasuoni sono generalmente piezoelettrici, che funzionano sfruttando gli effetti piezoelettrici positivi e negativi dei materiali piezoelettrici. Il materiale piezoelettrico è costretto a generare carica elettrica, chiamato effetto piezoelettrico positivo. Al contrario, quando un campo elettrico viene applicato al materiale piezoelettrico, il materiale piezoelettrico produrrà deformazione meccanica e stress meccanico. Questo fenomeno è chiamato effetto piezoelettrico inverso. Quando il campo elettrico applicato al sensore del trasduttore a ultrasuoni è un segnale alternato, varie forme di onde elastiche possono essere eccitate nel materiale piezoelettrico. Quando la frequenza del campo elettrico alternato coincide con la frequenza di risonanza meccanica del materiale piezoelettrico, il materiale piezoelettrico si trova in uno stato di risonanza meccanica e diventa un vibratore piezoelettrico. Se la frequenza di risonanza meccanica rientra nello spettro ultrasonico, l'onda meccanica emessa dal vibratore piezoelettrico è ultrasonica.

Nella tecnologia di test ad ultrasuoni, la sonda trasmittente e ricevente ad ultrasuoni la sonda della portata ultrasonica può essere fabbricata separatamente utilizzando gli effetti piezoelettrici positivi e negativi. Poiché l'effetto piezoelettrico è reversibile, la maggior parte delle sonde a ultrasuoni sono sia trasmittenti che riceventi.

I sensori di misurazione della distanza a ultrasuoni possono essere suddivisi in tre gamme: grande, medio e piccolo in base alla loro distanza di lavoro. Tra questi, la distanza di rilevamento a piccolo raggio è inferiore a 2 m, la frequenza di lavoro è compresa tra 90 e 300 kHz; la distanza di rilevamento a medio raggio è di circa 20 m, la frequenza di lavoro è compresa tra 90 kHz; il grande 300KHz il sensore del trasduttore a ultrasuoni è di circa 50 m e la frequenza di lavoro è compresa tra 20 e 30 kHz. Inoltre, è presente un sensore di portata audio la cui distanza di rilevamento è superiore a 50 me la frequenza operativa è di circa 10 kHz.