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の 圧電セラミックは 外部交流電場の作用下で振動し、超音波を励起します。圧電セラミックスの一般的な振動モードは、伸縮振動、曲げ振動、せん断振動です。圧電セラミック振動子の一般的な伸縮振動モードは、さらに長さ振動モード、ラジアル振動モード、厚み振動モードに分類されます。ディスク厚さの振動モードを示します。振動子は円盤状であり、分極方向と印加電界はいずれも厚み方向と平行であり、振動子は厚み方向に振動する。この振動モードの基本共振周波数は厚さに反比例します。適用周波数範囲は 30 ～ 100 kHz、相対帯域幅は 1 ～ 4 9/5 の範囲です。
2本が伸びたら 同じ厚さで分極したPztセラミック半球 シートを貼り合わせ、励磁電界を印加すると一方のシートが伸び、もう一方のシートが短くなり曲げ振動が発生します。接着された 2 枚のセラミック シートは反対方向に分極され、電源に直列に接続されます。図3bは、同じ分極方向を持つ2枚のセラミックシートの並列接続を示しています。 2枚のセラミック接着シートにおいて、電界により一方のシートのみが励起され、曲げ振動が発生します。同様に2本曲げると 圧電セラミックトランスデューサシートや、薄い金属シートにセラミックシートを接着することでも、曲げ振動を発生させることができます。 薄い金属シート上の厚み曲げ振動モードの共振周波数は、シートの長さzと粘着シートの総厚みtとの関係に関係する。このうちIVは周波数定数です。厚み曲げ振動モードは、500 Hz ～ 100 kHz の範囲の周波数に適用されます。このような振動子のサイズは一般的に（セラミックシートの幅）Z（6〜10）wトレーニング≧3.5tです。厚み滑り振動モードは、電極面が分極方向と平行であることが特徴であり、交番電界中で圧電円筒部品シートは厚み方向に滑り振動を発生します。厚み滑りモードは励起されやすく、主に 10 ～ 60 kHz の高周波領域で使用されますが、ここでは詳細な説明は省略します。超音波距離計では、圧電トランスデューサーが超音波を放射します。
振動子の振動振幅が大きいことが要求されるため、屈曲振動モードを使用することが好ましい。同時に、ピエゾセラミックボウルの音響インピーダンスは非常に低いため、一般的な圧電材料ではインピーダンス整合を達成することが不可能であるため、転移層によって実現する必要があります。金属薄片に圧電セラミックス片を接合し、圧電セラミックスを励振源として使用することにより、振幅が大きく音響インピーダンスが小さい屈曲振動モードを発生させ、空気との音響インピーダンス整合を図ることができることがわかった。セラミックシートと金属薄板の接合構造では、金属薄板が圧電セラミックスや電極を磨耗や損傷から保護する保護膜としても機能する。材質は安定性の高いニッケルクロムチタン合金から選択可能です。金属片は薄いほど音圧往復透過率が高くなるため、金属片は薄く設計されており、一般的には0.1mm程度となります。
バイブレーターの形状とサイズ
超音波距離計では、送信される超音波場が扇形であることが要求され、波源として長方形の振動子が考慮されます。ピストンの振動には長さと幅を持つ矩形波源が使用されており、ガス媒質中に放射される縦波音場はディスク源と同様です。圧電セラミックディスクのメインビームは四角錐であり、これは方形波源の指向性メインローブの斜視図である。
