analisis teori tentang transduser ultrasonik mod getaran

Apabila faktor elektromekanik paksi dan jejari bagi penggetar piezoelektrik jenis cakera agak kuat, teori satu dimensi yang ditubuhkan oleh model jejari tulen atau model ketebalan tulen tidak cukup tepat. Antara nilai pengiraan teori dan nilai eksperimen. Ralat transduser ultrasonik adalah besar. Oleh itu, adalah perlu untuk memahami litar setara bagi mod getaran gandingan jejari/ketebalan bagi penggetar piezoelektrik jenis cakera, dan memperoleh mod getaran bebas isotropik bagi penggetar piezoelektrik jenis cakera di bawah beberapa keadaan anggaran. Berbanding dengan teori satu dimensi, teori dua dimensi lebih tepat menggambarkan diameter proses getaran penggetar piezoelektrik jenis cakera dan litar setara penggetar piezoelektrik apabila gandingan tebal. Untuk menganalisis ciri elektromekanik penggetar piezoelektrik jenis cakera, saya mewakili voltan dan arus bekalan pengujaan, masing-masing, dan F mewakili anjakan dan jumlah tekanan pada permukaan masing-masing.

 Adalah diketahui bahawa penggetar piezoelektrik diperbuat daripada cakera seramik PZT-piezoelektrik dan dipolarisasi di sepanjang paksi z, dan lapisan perak disalut pada kedua-dua hujung cakera sebagai elektrod, dan voltan pengujaan digunakan pada kedua-dua hujung elektrod. Apabila dimensi ketebalan cakera sangat berbeza daripada dimensi jejarian, ia boleh dianggap sebagai mod getaran ketebalan tulen atau mod getaran jejarian tulen; sebaliknya, masalah penyelarasan elektromekanikal antara ketebalan dan arah jejari cakera seramik piezoelektrik perlu dipertimbangkan. Daripada persamaan gerakan, ia adalah persamaan piezoelektrik dan persamaan cas bebas, jumlah tekanan yang bertindak pada tiga permukaan cakera boleh diperolehi.

Julat frekuensi operasi transduser ultrasonik jenis cakera piezoelektrik adalah antara 2225 kHz. Apabila terdapat gerakan relatif antara transduser dan sasaran sedang diukur, frekuensi isyarat gema mungkin jatuh di luar jalur operasi transduser disebabkan oleh kesan doppler. Terdapat dua cara untuk menyelesaikan masalah ini: pertama, menggunakan dua atau lebih transduser dengan frekuensi resonan (pusat) yang berbeza untuk membentuk tatasusunan, iaitu, menindih jalur frekuensi berbilang transduser adalah untuk mengembangkan transduser dan lebar jalur tatasusunan; struktur transduser gabungan digunakan untuk membuat frekuensi penerimaan jalur lebar transduser dalam jalur pemancar sensor pengukuran jarak ultrasonik.

 Yang pertama ialah struktur tatasusunan besar yang sering digunakan oleh sonar bawah air; yang terakhir ialah skema struktur yang dicadangkan dalam kertas ini, yang mengambil kesempatan daripada saiz kecil, kos rendah dan kepekaan tinggi transduser, dan mengedarkan transduser sebagai penerima tambahan pada tekanan. Di sekeliling transduser cakera elektrik (jenis penerima dan pemancar), susunan transduser bulat terbentuk, yang membolehkan transduser gabungan menerima isyarat gema di luar jalur transduser cakera piezoelektrik. Sebagai penderia jarak yang dipasang pada kenderaan, adalah lebih praktikal untuk dapat mengesan objek bergerak yang menghampiri dengan pasti pada kelajuan tinggi daripada mengesan objek bergerak yang jauh. Ia boleh diketahui daripada kesan doppler bahawa apabila gelombang ultrasonik bertindak pada sasaran bergerak berkelajuan tinggi yang akan datang, frekuensi isyarat gema yang dipantulkan kembali akan dianjak ke atas (lebih tinggi daripada frekuensi isyarat yang dihantar). Untuk tujuan ini, frekuensi operasi yang lebih rendah bagi susunan anulus sensor jarak ultrasonik mestilah lebih tinggi daripada frekuensi operasi atas transduser utama.