Axiale trillingen van ultrasone transducers

De structuur van de schijf met meerdere knooppunten ultrasone transducers , de hoornfunctie is om de ultrasone amplitude te versterken, en de grote schijf kan het richten van de transducer verbeteren. Het werkingsprincipe van dit type transducer is het verbinden van een longitudinale conische hoorn en de longitudinale piëzo-elektrische vibrator om het luchtmedium te laten trillen. Wanneer er multi-mode trillingen optreden, worden er meerdere steekcirkels op de piëzoschijf geproduceerd. Aan beide zijden van de steekcirkel hebben de trillingspunten op het oppervlak van de schijf tegengestelde fasen, zodat het uitgestraalde geluidsveld verzwakt wordt door de tegengestelde fase-opheffing. Om deze tekortkoming te overwinnen kan de dikte van één zijschijf van de steekcirkel met een golflengte worden veranderd om een ​​concave-convexe groef te vormen om het faseverschil tussen de steekcirkels te compenseren, waardoor de stralingsefficiëntie van de transducer wordt verbeterd. 

Er zijn veel gerelateerde onderzoeksinstellingen en fabrikanten in binnen- en buitenland die deze ontwikkelen en produceren ultrasone afstandsbereiktransducer . Ontwikkeling van ultrasone topografische transducers met een werkafstand van ongeveer 15 meter (National Natural Science Foundation en National Program Funding Project, niveautransducers geproduceerd door de Canadese Milltronics Company, behoren allemaal tot schijftransducers met meerdere golflengten.

Experimenten tonen aan dat wanneer de transducer werkt op een frequentie van 24 kHz en de diameter van de schijf groter is dan 240 mm. De transducer van de meersegmentschijf heeft de voordelen van hoge gevoeligheid, grote werkafstand (ongeveer 15 m) en een kleine bundel met meerdere golven met een halve hoek. De nadelen van de ultrasone afstandssensorcircuits zijn groot van formaat en gecompliceerd door het productieproces.

Het sandwich-transducerdiagram is een typische ultrasone transducerstructuur die bestaat uit een afdekplaat aan de voor- en achterkant, een piëzo-elektrische vibrator en een spanningsschroef. waarbij de achterklep doorgaans de vorm heeft van een cilinder; de voorkant heeft meestal de vorm van een conische hoorn om het stralingsgebied bij akoestische toepassingen onder water te vergroten, de flare wordt meestal gesneden of gedeeltelijk gesneden om in de array-structuur te passen; De piëzo-elektrische vibrators in het midden zijn meestal longitudinaal gepolariseerde piëzo-elektrische keramische schijven, of het kunnen radiaal gepolariseerde piëzo-elektrische keramische buizen zijn. Voor het bevestigen van de voor- en achterkappen en piëzo-elektrische vibrators worden zeer sterke spanningsschroeven gebruikt. De transducerstructuur werd voor het eerst voorgesteld door de Franse natuurkundige Lang Zhiwan en staat daarom ook bekend als de Langevin-transducer.

De transducers geproduceerd door Bindicator uit de Verenigde Staten, de WSS-serie niveautransducers van Sense uit Duitsland en de XTC/XPS-serie niveautransducers van Milltronics uit Canada hebben ook een sandwichstructuur. Als een afstandsmeetsensor , de werkfrequentie van de sandwichtransducer ligt over het algemeen tussen 15 kHz en 60 kHz, en de piek-tot-piekwaarde van de pulsspanning voor het opwekken van de piëzo-elektrische vibrator is meestal 3200 V, en er is een goede akoestische aanpassingslaag aan het stralingsoppervlak bevestigd. Dergelijke transducers zijn in staat hoge akoestische energie te produceren. De sandwich-transducer is omvangrijk en kostbaar en verbruikt veel stroom, maar is geschikt voor gebruik in situaties waarin een hoog vermogen of een grote stuwkracht vereist is.