Ultrasonisk transduserkretsdesignprinsipp

En ultralydsvinger er en energikonverteringsenhet som er nødvendig for å generere ultralydbølger, og konverterer energien fra ultralyd elektromagnetisk oscillasjon til lydbølger. Det er en ultralydsvinger, også kjent som en hornsvinger, som er preget av lav vekt, liten størrelse og høy energi. På figuren er 1 et frontdeksel av metall, 2 er en elektrodetråd, 3 er en piezoelektrisk keramisk plate, 4 er et bakdeksel av metall, og 5 er en forhåndsmonteringsskrue.

De piezoelektriske keramiske arkene til hver tilstøtende to ark er polarisert i motsatte retninger, og antall wafere er et partall, slik at de fremre og bakre metalldekselplatene er koblet til elektrodene med samme polaritet, ellers er en isolerende pakning plassert mellom front- og bakdekselplaten og waferen. Mellom de to skivene er et tynt stykke messing (tykkelse mindre enn 0,1 mm) vanligvis klemt mellom skiven og metalldekselet som en loddeelektrodeledning; waferen, elektrodekobberet, metallstøtten og front- og bakdekselet i metall er sterkt brukt. Limte, forspente skruer kan trekkes til før eller etter herding av epoksyen. Siden trykkspenningen til piezoelektrisk keramikk er mye større enn trykkspenningen; det sementerte laget blir også lett ødelagt under strekkfasen under stor amplitude, så pre-supplementskruen brukes til å sette waferen og limdelen av vibratoren under trykk. For å sikre sikker drift av enheten. Mengden påført forspenning bør kontrolleres riktig. I fremtiden vil den kompakte passformen kreve en skiveformet fjærskive og skive mellom den forspente skruen og dekselet. I tillegg har den forspente skruen en liten effekt på resonansfrekvensen, og den elektroakustiske konverteringseffektiviteten endres ikke. Den maksimale kraften til ultrasonisk rensesvinger som kan absorberes og multipliseres, og hovedfunksjonene til transduseren er som følger:

1, vibrator

De piezoelektrisk keramisk materiale kalles et elektroakustisk konverteringselement. For en oscillator med en halv bølgelengde, når den vibrerer, er amplituden til begge ender størst, og det er en seksjon med null vibrasjonshastighet i midten, som blir et knuteplan, og posisjonen til knuteplanet. Tettheten, den akustiske forbindelsen og størrelsen på bakdekselet og waferstabelen varierer. Seksjonsplaten plasseres i seksjonsposisjonen for å fikse vibratoren og vurdere transduserstrukturen som en helhet. Hvis en ultralydspenning er lik den naturlige frekvensen til vibratoren påføres vibratorelektroden og vibratoren vibrerer proporsjonalt med amplituden til spenningen, skyves den langsgående bevegelsen til de to metalldekselplatene for å forplante ultralydenergien.

2, hastighetsdeksel foran og bak

Metallfrontdekselet er laget av lettmetall som hard aluminium eller magnesiumlegering, og bakdekselet er laget av stål eller messing tungmetall for å få frontdekselet til å produsere en forskyvning som er mye større enn bakdekselet. I henhold til loven om bevaring av momentum og arbeidsprinsippet til transduseren, kan det sees at momentumet på begge sider av seksjonsplaten er likt og motsatt i retning, og bevegelseshastigheten er omvendt proporsjonal med tettheten. Aluminium brukes som frontdeksel, og stål brukes som bakdeksel, og forskyvningsforholdet er omtrent tre til én. I dette tilfellet er forskyvningen av lettmetalloverflaten stor, og en stor del av vibrasjonsenergien som er lagret i vibratoren kan utstråles. Frontdekselet av lettmetall er utformet for å bli utvidet for å matche hardt aluminium (spesifikk vekt 27) og vann (spesifikk vekt 1) for å lette retningsbestemt overføring av ultralydenergi.

Ultralydgeneratoren er en ultralydfrekvens elektronisk oscillator. Når ultralydfrekvensen generert av oscillatoren påføres piezo-ring-transduseren til ultralydsvingeren, genererer det piezoelektriske keramiske elementet langsgående vibrasjon under påvirkning av et elektrisk felt. Når det piezoelektriske elementet oscilleres med ultralyd, ser det ut til å være et lite stempel med en liten amplitude på omtrent 1~10-20μm, men akselerasjonen til denne vibrasjonen er veldig stor, som er 10~103 ganger tyngdeakselerasjonen, så den elektromagnetiske oscillerende energien omdannes til en vibrasjonsspesifikk energi, denne enorme energien beveger seg.

3, ultrasonisk oscillator (drivkrets)