Piëzo-elektrische ultrasone transducer

Ultrasone transducers zijn in wezen een klasse van elektromechanische apparaten voor energieconversie, die kunnen worden onderverdeeld in piëzo-elektrische, elektromagnetische en magnetostrictieve typen, afhankelijk van hun werkingsprincipes. Momenteel zijn gewone ultrasone transducers over het algemeen piëzo-elektrisch, wat werkt door gebruik te maken van de positieve en negatieve piëzo-elektrische effecten van piëzo-elektrische materialen. Het piëzo-elektrische materiaal wordt gedwongen elektrische lading te genereren, wat een positief piëzo-elektrisch effect wordt genoemd. Omgekeerd, wanneer een elektrisch veld wordt aangelegd op het piëzo-elektrische materiaal, zal het piëzo-elektrische materiaal mechanische vervorming en mechanische spanning veroorzaken. Dit fenomeen wordt het omgekeerde piëzo-elektrische effect genoemd. Wanneer het door de ultrasone transducersensor aangelegde elektrische veld een wisselend signaal is, kunnen verschillende vormen van elastische golven in het piëzo-elektrische materiaal worden geëxciteerd. Wanneer de frequentie van het elektrische wisselveld samenvalt met de mechanische resonantiefrequentie van het piëzo-elektrische materiaal, bevindt het piëzo-elektrische materiaal zich in een mechanische resonantietoestand en wordt het een piëzo-elektrische vibrator. Als de mechanische resonantiefrequentie zich in het ultrasone spectrum bevindt, is de mechanische golf die door de piëzo-elektrische vibrator wordt uitgezonden ultrasoon.

In de ultrasone testtechnologie, de ultrasone zendsonde en de ontvangst ultrasone bereiksonde kan afzonderlijk worden vervaardigd door gebruik te maken van de positieve en negatieve piëzo-elektrische effecten. Omdat het piëzo-elektrische effect omkeerbaar is, zijn de meeste ultrasone sondes zowel aan het zenden als aan het ontvangen.

Ultrasone afstandssensoren kunnen worden onderverdeeld in drie bereiken: groot, middelgroot en klein, afhankelijk van hun werkafstand. Onder hen is de detectieafstand met klein bereik minder dan 2 meter, de werkfrequentie ligt tussen 90-300 kHz; de detectieafstand op middellange afstand is ongeveer 20 meter, de werkfrequentie ligt tussen 90 kHz; de grote 300 KHz ultrasone transducersensor is ongeveer 50 meter en de werkfrequentie ligt tussen 20-30 kHz. Daarnaast is er een audiobereiksensor waarvan de detectieafstand groter is dan 50 m en de werkfrequentie ongeveer 10 kHz is.