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超音波トランスデューサの主な性能指標

ビュー: 23     著者: サイト編集者 公開時間: 2018-09-27 起源: サイト

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超音波の線特性は、音響インピーダンス比の異なる2つの物質に出会うと直線状になります。界面では反射と屈折透過が起こります。超音波の反射と屈折は幾何光学の法則に従います。 2 つのインターフェース媒体間の音響インピーダンス比の差が大きいほど、反射が強くなり、第 2 媒体に侵入する音響エネルギーは小さくなります。層の 2 つの平行な反射界面では、エネルギーがゼロになるまで音波が何度も往復する可能性があります。サウンドビームが照射されると、 流量計用変換器の 凹凸面や凹凸界面に投影されると、光と同様に集束や散乱が発生します。超音波の波長と障害物の大きさを比較すると回折現象が起こりますが、超音波の波長が障害物の大きさよりはるかに小さい場合には回折現象は無視できます。


超音波の吸収特性は、波面によってもたらされるエネルギー減衰に加えて、主に伝播媒体のエネルギー吸収減衰です。単調和平面波の場合、媒質吸収問題を考慮すると、単調和波の粒子変位運動は の正の方向に伝播します。 超音波燃料レベルトランスデューサ について説明します。ドップラー効果とは、音源と対象物との間に相対運動があると、音波が対象物から反射して周波数シフト現象が現れます。この現象をドップラー効果といいます。 4fは周波数シフト値、Vは物標と音源との相対運動速度、Yは超音波の入射方向と物標の移動方向とのなす角度であり、波長でもある。音波の伝播方向が物体の運動方向と一致する場合、負の値。それ以外の場合は正の値。これがドップラー速度測定の基本原理です。


の主なパフォーマンス指標は、 超音波トランスデューサーの 共振周波数特性を決定することに加えて、電気から音への変換特性と音響放射特性を理解することがより重要です。トランスデューサの主な性能指標は次のとおりです。 (1) 動作周波数 f は、ほとんどの場合、トランスデューサの機械的共振周波数付近に選択されます。したがって、トランスデューサの動作周波数は、一般にトランスデューサの機械的共振周波数を指します。電気機械結合係数 K 電気機械結合係数 K は、圧電トランスデューサーの機械エネルギーと電気エネルギーの間の結合を示す重要なパラメーターです。

圧電振動子の機械的エネルギーは振動子の形状と振動モードに関係するため、振動モードが異なり、電気機械結合係数も異なります。一般に、薄いウェーハの半径方向の振動モードの電気機械凝集係数を表す Kp など、さまざまな振動モードを示すために追加の添字が使用されます。明らかに、K は無次元の物理量です。電気機械品質係数 Qm、Qm は、機械振動系に対する電気品質係数 Qe を表す物理量です。 Qm には 3 つの定義もあります。外部に取り付けられた超音波トランスデューサーは 共振周波数で表されます。左右の半分のパワーポイントの周波数値は、トランスデューサーの帯域幅と呼ばれます。

     機械的品質係数 m は共振過程における圧電振動子の機械的エネルギー損失の程度を反映するため、トランスデューサの機械的品質係数は電気機械一致係数と密接に関係しています。さらに、トランスデューサの構造、材料、媒体の放射インピーダンスの電気機械的特性にも密接に関係しています。同じトランスデューサは、液体媒体中では 30 度、空気中では 20 度に達します。空気媒体中での超音波トランスデューサーの周波数帯域は比較的狭いことがわかります。


トランスデューサのインピーダンス特性は、トランスデューサの等価電気機械 6 端子図に基づいており、それぞれが特定の特性インピーダンスを持っています。したがって、トランスデューサは送信回路の最終段(または受信回路の一次側)のインピーダンスと整合する必要があります。さらに、超音波の放射線特性に応じて、トランスデューサは放射音響負荷(または受信音響負荷)に適合する必要もあります。電気機械インピーダンス整合技術と音響インピーダンス整合技術をどのように実現するかは、超音波トランスデューサの開発において解決しなければならない重要な問題の1つです。トランスデューサの指向特性は、送信超音波トランスデューサと受信超音波トランスデューサの両方に適しています。その大きさが媒質の音響波の波長以上であると、送受信される音響エネルギーが特定の方向に集中し、音響エネルギーが集中する。 (または音圧)は方位角の関数です。通常、方位角による音圧の曲線を指向性パターンと呼びます。


の周波数特性 超音波流量計トランスデューサは 、トランスデューサの主要パラメータの 1 つです。これは、周波数の関数としてのインピーダンス、音圧、感度の特性を指します。実際のアプリケーションでは、超音波送信機が負荷の変化に適応し、回路の発熱、エネルギー変換効率の低下、さらにはデバイスへの損傷を引き起こすインピーダンス不整合を避けるために、特定の周波数帯域で平坦なインピーダンス特性を得ることが一般に望ましいです。広帯域の超音波受信機は、狭いパルス信号や残光時間の短いウォブル信号を受信できるため、音軸方向の変位分解能が極めて高い。トランスデューサのパワーとエネルギー変換効率も、超音波トランスデューサの開発において考慮する必要がある技術指標です。その中で、トランスデューサの効率は振動の形状、トランスデューサの材質、機械的振動系の構造、動作周波数の調整に依存します。


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