Cos'è il trasduttore ultrasonico

Un trasduttore (sonda) è un dispositivo che converte l'energia fisica dentro e fuori. Una sonda ad ultrasuoni converte l'energia elettrica in energia acustica e converte l'energia acustica in energia elettrica. La conversione energetica è realizzata. Pertanto, la sonda a ultrasuoni è anche chiamata trasduttore a ultrasuoni, che può essere utilizzato sia per trasmettere che per ricevere onde ultrasoniche, ed è un componente chiave nel sistema di misurazione a ultrasuoni. i trasduttori ultrasonici includono principalmente trasduttori ultrasonici meccanici, trasduttori ultrasonici elettrici e trasduttori ultrasonici elettroacustici. Tra questi, i sensori elettroacustici a ultrasuoni sono composti principalmente da cristalli piezoelettrici (elettrostrittivi) e leghe di alluminio-nichel-ferro (magnetostrittivi). A seconda dei diversi modelli, la forma del trasduttore a ultrasuoni ha principalmente una forma a colonna (le piastre di copertura metalliche anteriore e posteriore hanno lo stesso diametro), un tipo a corno (il diametro della piastra di copertura anteriore è eccessivamente ridotto dalla forma ad arco) e una forma a colonna con una sezione centrale.

UN Il trasduttore piezoelettrico in ceramica è un trasduttore elettroacustico che converte l'energia elettrica e acustica in base agli effetti piezoelettrici e piezoelettrici inversi di alcuni cristalli. I sensori a ultrasuoni piezoelettrici sono composti principalmente da wafer piezoelettrici. Il sensore a ultrasuoni composto da cristalli piezoelettrici è un sensore reversibile che converte l'energia elettrica in energia acustica e, quando riceve onde ultrasoniche, può anche convertire l'energia acustica in energia elettrica. I sensori a ultrasuoni piezoelettrici funzionano utilizzando la risonanza di un cristallo piezoelettrico. La struttura di alcuni materiali monocristallini ha caratteristiche asimmetriche. Quando questi materiali sono sottoposti a sollecitazioni e deformazioni esterne, la struttura reticolare interna cambia (deformazione) distruggerà lo stato macroscopico originale di neutralità elettrica, risultando in un campo elettrico polarizzato. (elettrochimico), il campo elettrico generato (polarizzazione dell'elettrodo) è proporzionale all'entità della deformazione. Questo fenomeno è chiamato effetto piezoelettrico positivo, scoperto dai fratelli Curie nel 1880. Successivamente, nel 1881, si scoprì ulteriormente che tali materiali monocristallini hanno anche un effetto piezoelettrico inverso, cioè quando un materiale con un effetto piezoelettrico positivo è sottoposto a un campo elettrico applicato, si generano stress e deformazione e si formano la deformazione e il campo elettrico esterno. Semplicemente proporzionale. Gli esperimenti hanno dimostrato che l'effetto piezoelettrico e l'effetto piezoelettrico inverso entro un certo limite sono lineari. Vale a dire, nell'effetto piezoelettrico, la densità di carica superficiale del cristallo piezoelettrico è proporzionale all'entità della deformazione. Quando la deformazione cambia segno, anche la carica cambia segno. Nel caso dell'effetto piezoelettrico inverso, il cristallo piezoelettrico si deforma sotto l'azione del campo elettrico esterno. La dimensione è proporzionale all'intensità del campo elettrico e quando il campo elettrico è invertito, anche la deformazione è invertita. I trasduttori piezoelettrici sono dispositivi che convertono l'energia elettrica e l'energia acustica utilizzando l'effetto piezoelettrico di alcuni materiali monocristallini e gli effetti elettrostrittivi dei materiali policristallini. Grazie alla sua elevata efficienza elettroacustica, alla grande capacità di potenza e alla struttura e forma che possono essere progettate in base a diverse applicazioni, è ampiamente utilizzato nel campo degli ultrasuoni.

I trasduttori piezoelettrici ad ultrasuoni sono suddivisi in sonda singola e sonda doppia. La modalità a sonda singola si riferisce a un trasduttore di prossimità a ultrasuoni che viene utilizzato per trasmettere sia onde ultrasoniche che onde ultrasoniche, ovvero la sonda viene utilizzata sia per la trasmissione che per la ricezione. Nella modalità di funzionamento a sonda singola, quando si trasmettono onde ultrasoniche, è necessario applicare alla sonda una tensione superiore a dieci volt, diverse decine di volt o addirittura centinaia di volt per provocare vibrazioni meccaniche della sonda. Questa vibrazione meccanica trasferisce la vibrazione del wafer piezoelettrico all'energia meccanica. Convertito in energia acustica per eccitare le onde ultrasoniche. Quando viene ricevuta l'onda ultrasonica, la scossa di assestamento generata dall'onda ultrasonica non scompare immediatamente e l'ampiezza del segnale trasmesso è più evidente dell'ampiezza del segnale eco, quindi l'estremità ricevente genera erroneamente l'onda generata dalla vibrazione come eco. Gli errori di misurazione influiscono sulla precisione del sensore di misurazione della distanza a ultrasuoni. La pratica convenzionale è quella di interrompere la trasmissione, ritardare il periodo di tempo, evitare il momento di questa scossa di assestamento e iniziare a ricevere gli echi, che portano alla zona cieca. La doppia sonda funziona inviando due onde ultrasoniche e ricevendo onde ultrasoniche utilizzando la stessa sonda. Dal livello di analisi della zona cieca a sonda singola, la modalità operativa a doppia sonda può eliminare completamente la zona cieca e aumentare la distanza di misurazione. Tuttavia, nelle applicazioni pratiche, poiché la distanza tra la sonda trasmittente e quella ricevente è piccola e l'onda sonora è diffrattiva, l'onda emessa dalla sonda trasmittente a ultrasuoni potrebbe non essere riflessa dall'ostacolo, ma bypassa direttamente la sonda ricevente, risultando in positivi, quindi la zona cieca è ancora lì.