Radiale trillingsmodus van de ultrasone transducer

Modellering en experiment van ultrasone transducer in het luchtmedium, de frequentieband van de ultrasone sensor is over het algemeen smal, wat rechtstreeks van invloed is op de detectieprestaties voor bewegende doelen met hoge snelheid. Om de smalle band van de ultrasone sensor op te lossen, kan een microminiatuurtransducer worden gebruikt als hulpontvanger in de gecombineerde ultrasone transducer om de ontvangstbandbreedte van de gecombineerde transducer te vergroten. De transducer is een piëzo-elektrische composiettransducer van het buigspanningstype, die is samengesteld uit twee dunne metalen dunne omhulsels waarin een piëzo-elektrische keramische wafel (piëzo-elektrische vibrator) is gepolariseerd in de dikterichting. Onder de excitatie van het ultrasone frequentie-wisselende elektrische veld wordt de rekvibratie met hoge impedantie en kleine straal van de piëzo-elektrische vibrator omgezet in een verplaatsing met lage impedantie over de grote as van de dunne metalen schaalholte, en wordt de ultrasone golf uitgestraald naar het luchtmedium. Omgekeerd, wanneer de ultrasone golven op de transducer inwerken, wordt de dunne metalen schaal vervormd, waardoor de piëzo-elektrische vibrator een radiale rektrilling ondergaat en een wisselende lading tussen de twee elektroden genereert. Dit is het fundamentele werkingsprincipe van de transducer als ultrasone generator en ontvanger. Het is zeer geschikt voor het maken van een kleine verplaatsing, een laag gewicht, een microverplaatsingsaandrijving met grote slag en een microkleine ultrasone ontvanger met een lagere resonantiefrequentie. Een effect van de materiaal- en structurele parameters van de ultrasone afstandstransducer op zijn radiale en longitudinale trillingsmodi is een voorwaarde voor het ontwerp en de fabricage van de transducer.

Radiale trillingsmodus van de transducer

De radiale trillingsmodus van de De ultrasone bereikzoeksensor hangt nauw samen met het aangelegde elektrische excitatieveld; de materiaal- en structurele parameters van de piëzo-elektrische vibrator ertussen worden hieronder afgeleid. De piëzo-elektrische vibrator is gepolariseerd langs de Z-asrichting (dwz de axiale richting), de straal is Ro en de dikte is ho; de onderkant van de verzameling heeft de vorm van een ring, de buitendiameter is Ro en de binnendiameter is R, ervan uitgaande dat een wisselend piëzo-elektrisch veld wordt toegepast op de twee cirkelvormige vlakken van de vibrator, en de spanningsvector T en de elektrische veldsterktevector E onafhankelijke variabelen zijn, en de rekvector S en de elektrische verplaatsingsvector D afhankelijke variabelen zijn, dan vormen de cilindrische coördinaten ((r, 8, z) de piëzo-elektrische vergelijking kan worden uitgedrukt waarbij s de elastische meegevende constante matrix is van het piëzo-elektrische materiaal onder constante elektrische veldomstandigheden, d vertegenwoordigt de piëzo-elektrische spanningsconstante matrix, en T is de vrije diëlektrische constante matrix van het piëzo-elektrische materiaal, verbonden met de piëzo-elektrische vibrator om een metalen piëzo-keramisch composiet te vormen. Het is de axiale resonantiefrequentie van de transducer.

Omdat de hoogte H van de behuizing klein is, dat wil zeggen, de normale trilling van de ultrasone afstandsmetingssensor kan ongeveer worden bestudeerd volgens de symmetrische trilling van de ronde dunne plaat ingeklemd door de omtrek. Het is bekend dat een cirkelvormige dunne plaat een straal R heeft die symmetrisch is rond de Z-as, en dat de belasting die wordt uitgeoefend op de grens daarvan ook symmetrisch is rond de Z-as, dus het elastisch gebogen oppervlak van de dunne plaat moet symmetrisch zijn rond de Z-as. Daarom kan het analyseren van de vrije trilling van de dunne plaat in het polaire coördinatensysteem dit probleem vereenvoudigen. Laten we de afbuiging van de cirkelvormige dunne plaat op elk moment t tijdens het trillingsproces nemen. Dan kan de vrije trillingsdifferentiaalvergelijking die het perifere sandwichtype beschrijft, worden uitgedrukt.

Ultrasone transducer met groot bereik

Ultrasone transducer met fysieke eigenschappen