Apa itu transduser ultrasonik

Transduser (probe) ialah peranti yang menukar tenaga fizikal ke dalam dan keluar. Probe ultrasonik menukar tenaga elektrik kepada tenaga akustik dan menukar tenaga akustik kepada tenaga elektrik. Penukaran tenaga direalisasikan. Oleh itu, probe ultrasonik juga dipanggil transduser ultrasonik, yang boleh digunakan untuk kedua-dua menghantar gelombang ultrasonik dan menerima, dan merupakan komponen utama dalam sistem julat ultrasonik. transduser ultrasonik terutamanya termasuk transduser ultrasonik mekanikal, transduser ultrasonik elektrik dan transduser ultrasonik elektroakustik. Antaranya, penderia ultrasonik elektroakustik terutamanya terdiri daripada kristal piezoelektrik (electrostrictive) dan aloi aluminium nikel-besi (magnetostrictive). Mengikut reka bentuk yang berbeza, bentuk transduser ultrasonik terutamanya mempunyai bentuk lajur (plat penutup logam hadapan dan belakang mempunyai diameter yang sama), jenis tanduk (diameter plat penutup depan dikurangkan secara berlebihan oleh bentuk arka), dan bentuk lajur dengan bahagian di tengah.

A transduser seramik piezoelektrik ialah transduser elektroakustik yang menukar tenaga elektrik dan akustik berdasarkan kesan piezoelektrik dan songsang piezoelektrik kristal tertentu. Penderia ultrasonik piezoelektrik terutamanya terdiri daripada wafer piezoelektrik. Sensor ultrasonik yang terdiri daripada kristal piezoelektrik ialah sensor boleh balik yang menukar tenaga elektrik kepada tenaga akustik, dan apabila ia menerima gelombang ultrasonik, ia juga boleh menukar tenaga akustik kepada tenaga elektrik. Penderia ultrasonik piezoelektrik beroperasi menggunakan resonans kristal piezoelektrik. Struktur beberapa bahan kristal tunggal mempunyai ciri-ciri tidak simetri. Apabila bahan-bahan ini tertakluk kepada tegasan dan ketegangan luaran, struktur kekisi dalaman berubah (ubah bentuk) akan memusnahkan keadaan makroskopik asal neutraliti elektrik, mengakibatkan medan elektrik terpolarisasi. (elektrokimia), medan elektrik yang dihasilkan (polarisasi elektrod) adalah berkadar dengan magnitud terikan. Fenomena ini dipanggil kesan piezoelektrik positif, yang ditemui oleh adik-beradik Curie pada tahun 1880. Selepas itu, pada tahun 1881, didapati lebih lanjut bahawa bahan kristal tunggal tersebut juga mempunyai kesan piezoelektrik songsang, iaitu, apabila bahan yang mempunyai kesan piezoelektrik positif tertakluk kepada medan elektrik yang dikenakan, tekanan dan terikan akan terhasil dan medan elektrik dijana. Berkadar sahaja. Eksperimen telah menunjukkan bahawa kesan piezoelektrik dan kesan piezoelektrik songsang dalam had tertentu adalah linear. Maksudnya, dalam kesan piezoelektrik, ketumpatan cas permukaan kristal piezoelektrik adalah berkadar dengan magnitud terikan. Apabila ketegangan menukar tanda, caj juga menukar tanda. Dalam kes kesan piezoelektrik songsang, kristal piezoelektrik terikan di bawah tindakan medan elektrik luaran. Saiznya adalah berkadar dengan kekuatan medan elektrik, dan apabila medan elektrik diterbalikkan, ketegangan juga diterbalikkan. Transduser piezoelektrik ialah peranti yang menukar tenaga elektrik dan tenaga akustik menggunakan kesan piezoelektrik bahan kristal tunggal tertentu dan kesan elektrostriktif bahan polihablur. Kerana kecekapan elektroakustiknya yang tinggi, kapasiti kuasa yang besar, dan struktur serta bentuknya boleh direka bentuk mengikut aplikasi yang berbeza, ia digunakan secara meluas dalam bidang ultrasound.

Transduser piezoelektrik ultrasonik dibahagikan kepada probe tunggal dan probe dwi. Mod probe tunggal merujuk kepada transduser jarak ultrasonik yang digunakan untuk menghantar kedua-dua gelombang ultrasonik dan gelombang ultrasonik, iaitu kuar digunakan untuk kedua-dua penghantaran dan penerimaan. Dalam mod operasi probe tunggal, apabila menghantar gelombang ultrasonik, adalah perlu untuk menggunakan voltan lebih daripada sepuluh volt, beberapa puluh volt atau bahkan ratusan volt ke probe untuk menyebabkan getaran mekanikal probe. Getaran mekanikal ini menghantar getaran wafer piezoelektrik kepada tenaga mekanikal. Ditukarkan kepada tenaga akustik untuk merangsang gelombang ultrasonik. Apabila gelombang ultrasonik diterima, gegaran susulan yang dihasilkan oleh gelombang ultrasonik tidak hilang serta-merta, dan amplitud isyarat yang dihantar lebih jelas daripada amplitud isyarat gema, supaya hujung penerima tersilap menjana gelombang yang dihasilkan oleh getaran sebagai gema. Ralat pengukuran menjejaskan ketepatan penderia ukuran jarak ultrasonik. Amalan konvensional adalah untuk menghentikan penghantaran, menangguhkan tempoh masa, mengelakkan masa gegaran susulan ini dan mula menerima gema, yang membawa kepada zon buta. Probe dwi berfungsi dengan menghantar dua gelombang ultrasonik dan menerima gelombang ultrasonik menggunakan probe yang sama. Dari tahap analisis zon buta probe tunggal, mod operasi dual probe boleh menghapuskan zon buta sepenuhnya dan meningkatkan jarak pengukuran. Walau bagaimanapun, dalam aplikasi praktikal, kerana jarak antara probe pemancar dan probe penerima adalah kecil, dan gelombang bunyi adalah difraksi, gelombang yang dipancarkan oleh probe pemancar ultrasonik mungkin tidak dipantulkan oleh halangan, tetapi secara langsung memintas probe penerima, menghasilkan positif, oleh itu, zon buta masih ada.