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超音波は直進して伝播します。周波数が高くなるほど回折能力は弱くなりますが、反射能力は強くなります。このため、この超音波の性質を利用して超音波センサーを作ることができます。また、超音波は空気中の伝播速度が遅いため、超音波センサーの利用が容易です。
超音波センサーは超音波の特性を利用して開発されています。 超音波レンジトランスデューサ は、音波よりも高い振動周波数を持つ機械波です。これは、電圧の励起下でのトランスデューサチップの振動によって発生します。高周波、短波長、回折現象が少なく、特に指向性が良く、光線を照射することができます。普及およびその他の特性。超音波は、液体および固体、特に太陽光を通さない固体を透過する優れた能力を持っています。数十メートルの深さまで浸透する可能性があります。超音波が不純物や界面に当たると大きな反射が生じてエコーが形成され、移動する物体に当たるとドップラー効果が発生することがあります。したがって、超音波検査は産業、国防、生物医学などの分野で広く使用されています。検出方法としては超音波が用いられており、超音波の発生と受信が必要となります。この機能を実現するデバイスが超音波センサーであり、慣習的に超音波トランスデューサーまたは超音波プローブと呼ばれます。
超音波センサーは主にバイモルフ振動子、円錐形の共振板、電極で構成されています。 2 つの電極間に特定の電圧が印加されると、圧電ウェーハが圧縮されて機械的変形が生じます。電圧が除去されると、圧電ウェハは元の状態に戻ります。 2 つの極間に特定の周波数で圧力電圧が印加されると、圧電ウェハも特定の周波数で振動します。テスト後、このタイプの圧電チップの固有周波数は 38 KHz で、周波数 40 KHz の方形波パルス信号が 2 つの極に印加されます。このとき圧電チップが共振して超音波を放射します。同様に、 外部パルス信号のない圧電超音波距離トランスデューサも 、共振プレートが超音波を受信すると共振し、2 つの極間に電気信号を生成します。
超音波プローブは主に圧電ウエハーで構成されており、超音波を送信および受信することができます。低出力の超音波プローブは主に検出に使用されます。さまざまな構造があり、直線プローブ（縦波）、斜めプローブ（横波）、表面波プローブ（表面波）、ラム波プローブ（ラム波）、ダブルプローブ（1つのプローブの反射、1つのプローブの受信）に分けることができます。超音波プローブのコアは、プラスチックまたは金属のジャケット内の圧電チップです。ウェーハを構成する pzt 材料にはさまざまな種類があります。圧電ウェハーの直径や厚さなどのサイズも異なるため、各超音波プローブの性能も異なります。使用する前にその性能がわかります。超音波センサーの主な性能指標があります。
(1) 動作周波数。
使用周波数は圧電ウェハーの共振周波数であり、その両端に印加される交流電圧の周波数が圧電チップの共振周波数と等しい場合、出力エネルギーが大きく感度が高くなります。
(2) 使用温度。
圧電材料のキュリー点は 超音波距離トランスデューサ は一般に比較的高く、特に超音波トランスデューサが低電力を使用する診断に使用される場合、圧電セラミックの動作温度は比較的低く、故障することなく長時間動作できます。医療用超音波プローブの温度は比較的高いため、別の冷却装置が必要です。
(3) 感度。
それは主に製造ウェーハ自体に依存します。電気機械結合係数が大きく感度が高い、逆に感度が低い。
