Wat is een ultrasone transducer

Een transducer (sonde) is een apparaat dat fysieke energie in en uit omzet. Een ultrasone sonde zet elektrische energie om in akoestische energie en zet akoestische energie om in elektrische energie. De energieconversie wordt gerealiseerd. Daarom wordt de ultrasone sonde ook wel een ultrasone transducer genoemd, die kan worden gebruikt voor zowel het verzenden als ontvangen van ultrasone golven, en is een sleutelcomponent in het ultrasone bereiksysteem. ultrasone transducers omvatten voornamelijk mechanische ultrasone transducers, elektrische ultrasone transducers en elektro-akoestische ultrasone transducers. Onder hen bestaan ​​elektro-akoestische ultrasone sensoren voornamelijk uit piëzo-elektrische kristallen (elektrostrictief) en een nikkel-ijzer-aluminiumlegering (magnetostrictief). Volgens verschillende ontwerpen heeft de vorm van de ultrasone transducer hoofdzakelijk een kolomvorm (de metalen afdekplaten aan de voor- en achterkant hebben dezelfde diameter), een hoorntype (de diameter van de voorste afdekplaat wordt excessief verkleind door de boogvorm) en een kolomvorm met een gedeelte in het midden.

A piëzo-elektrische keramische transducer is een elektro-akoestische transducer die elektrische en akoestische energie omzet op basis van de piëzo-elektrische en inverse piëzo-elektrische effecten van bepaalde kristallen. Piëzo-elektrische ultrasone sensoren bestaan ​​hoofdzakelijk uit piëzo-elektrische wafers. De ultrasone sensor bestaande uit piëzo-elektrische kristallen is een omkeerbare sensor die elektrische energie omzet in akoestische energie, en wanneer hij ultrasone golven ontvangt, kan hij ook akoestische energie in elektrische energie omzetten. Piëzo-elektrische ultrasone sensoren werken met behulp van de resonantie van een piëzo-elektrisch kristal. De structuur van sommige monokristallijne materialen heeft asymmetrische kenmerken. Wanneer deze materialen worden blootgesteld aan externe spanningen en spanningen, zullen veranderingen in de interne roosterstructuur (vervorming) de oorspronkelijke macroscopische toestand van elektrische neutraliteit vernietigen, wat resulteert in een gepolariseerd elektrisch veld. (elektrochemisch), is het gegenereerde elektrische veld (elektrodepolarisatie) evenredig met de grootte van de spanning. Dit fenomeen wordt positief piëzo-elektrisch effect genoemd en werd ontdekt door de gebroeders Curie in 1880. Vervolgens werd in 1881 verder ontdekt dat dergelijke monokristallijne materialen ook een omgekeerd piëzo-elektrisch effect hebben, dat wil zeggen dat wanneer een materiaal met een positief piëzo-elektrisch effect wordt onderworpen aan een aangelegd elektrisch veld, er spanning en spanning worden gegenereerd, en de spanning en het externe elektrische veld worden gevormd. Gewoon proportioneel. Experimenten hebben aangetoond dat het piëzo-elektrische effect en het omgekeerde piëzo-elektrische effect binnen een bepaalde grens lineair zijn. Dat wil zeggen dat bij het piëzo-elektrische effect de oppervlakteladingsdichtheid van het piëzo-elektrische kristal evenredig is met de grootte van de rek. Wanneer de spanning van teken verandert, verandert de lading ook van teken. In het geval van het omgekeerde piëzo-elektrische effect rekt het piëzo-elektrische kristal onder invloed van het externe elektrische veld. De grootte is evenredig met de elektrische veldsterkte, en wanneer het elektrische veld wordt omgekeerd, wordt de spanning ook omgekeerd. Piëzo-elektrische transducers zijn apparaten die elektrische energie en akoestische energie omzetten met behulp van het piëzo-elektrische effect van bepaalde monokristallijne materialen en de elektrostrictieve effecten van polykristallijne materialen. Vanwege de hoge elektro-akoestische efficiëntie, het grote vermogen en de structuur en vorm die kunnen worden ontworpen op basis van verschillende toepassingen, wordt het veel gebruikt op het gebied van echografie.

Ultrasone piëzo-elektrische transducers zijn onderverdeeld in enkele sonde en dubbele sonde. De enkele sondemodus verwijst naar een ultrasone nabijheidstransducer die wordt gebruikt om zowel ultrasone golven als ultrasone golven te verzenden, dat wil zeggen dat de sonde wordt gebruikt voor zowel verzending als ontvangst. Bij de werking met een enkele sonde is het bij het uitzenden van ultrasone golven noodzakelijk om een ​​spanning van meer dan tien volt, enkele tientallen volt of zelfs honderden volt op de sonde aan te leggen om mechanische trillingen van de sonde te veroorzaken. Deze mechanische trilling geeft de trilling van de piëzo-elektrische wafel door aan mechanische energie. Omgezet in akoestische energie om ultrasone golven op te wekken. Wanneer de ultrasone golf wordt ontvangen, verdwijnt de door de ultrasone golf gegenereerde naschok niet onmiddellijk, en is de amplitude van het verzonden signaal duidelijker dan de amplitude van het echosignaal, zodat het ontvangende uiteinde per ongeluk de door de trilling gegenereerde golf genereert als een echo. Meetfouten beïnvloeden de nauwkeurigheid van de ultrasone afstandssensor. De conventionele praktijk is om de uitzending te stoppen, de tijd uit te stellen, de tijd van deze naschok te vermijden en echo's te gaan ontvangen, wat naar de blinde zone leidt. De dubbele sonde werkt door twee ultrasone golven te verzenden en ultrasone golven te ontvangen met dezelfde sonde. Op het niveau van de analyse van de blinde zone met één sonde kan de werkingsmodus met dubbele sonde de blinde zone volledig elimineren en de meetafstand vergroten. In praktische toepassingen echter, omdat de afstand tussen de zendende sonde en de ontvangende sonde klein is en de geluidsgolf diffractief is, wordt de door de ultrasone zendsonde uitgezonden golf mogelijk niet gereflecteerd door het obstakel, maar omzeilt hij direct de ontvangende sonde, wat resulteert in de positieven, daarom is de blinde zone er nog steeds.