teoretisk analyse av vibrasjonsmodus ultralydsvingere

Når de aksiale og radielle elektromekaniske faktorene til den piezoelektriske vibratoren av skivetype er relativt sterke, er den endimensjonale teorien etablert av den rene radielle modellen eller den rene tykkelsesmodellen ikke nøyaktig nok. Mellom den teoretisk beregnede verdien og den eksperimentelle verdien. Feilen til ultralydtransdusere er stor. Derfor er det nødvendig å forstå den ekvivalente kretsen til vibrasjonsmodusen for radial-/tykkelseskoblingen til den piezoelektriske vibratoren av skivetype, og utlede den isotropiske frie vibrasjonsmodusen til den piezoelektriske vibratoren av skivetypen under noen omtrentlige forhold. Sammenlignet med den endimensjonale teorien, reflekterer den todimensjonale teorien mer nøyaktig vibrasjonsprosessdiameteren til den piezoelektriske vibratoren av skivetype og den ekvivalente kretsen til den piezoelektriske vibratoren når den er tykkkoblet. For å analysere de elektromekaniske egenskapene til den piezoelektriske vibratoren av skivetypen, representerer jeg henholdsvis eksitasjonsforsyningsspenningen og -strømmen, og F representerer forskyvningen og det totale trykket på de respektive overflatene.

 Det er kjent at en piezoelektrisk vibrator er laget av en PZT-piezoelektrisk keramisk skive og er polarisert langs z-aksen, og et sølvlag er belagt på begge ender av skiven som en elektrode, og en eksitasjonsspenning påføres begge ender av elektroden. Når tykkelsesdimensjonen til skiven avviker sterkt fra den radielle dimensjonen, kan den behandles som en ren tykkelsesvibrasjonsmodus eller en ren radiell vibrasjonsmodus; omvendt bør det elektromekaniske koordinasjonsproblemet mellom tykkelsen og den radielle retningen til den piezoelektriske keramiske skiven vurderes. Fra bevegelsesligningen, det er den piezoelektriske ligningen og friladningsligningen, kan det totale trykket som virker på de tre overflatene av platen utledes.

Driftsfrekvensområdet til den piezoelektriske ultralydsvingeren er mellom 2225 kHz. Når det er relativ bevegelse mellom transduseren og målet som måles, kan frekvensen til ekkosignalet falle utenfor transduserens driftsbånd på grunn av dopplereffekten. Det er to måter å løse dette problemet på: For det første, bruk av to eller flere transdusere med forskjellige resonans (sentral) frekvenser for å danne en matrise, det vil si å overlappe frekvensbånd av flere transdusere er å utvide transduseren og båndbredden til matrisen; den kombinerte transduserstrukturen brukes til å lage mottaksfrekvensen til transduserens båndbredde i sendebåndet til ultralydavstandsmålingssensoren.

 Førstnevnte er en stor array-struktur som ofte brukes av ekkolodd under vann; sistnevnte er det strukturelle opplegget som er foreslått i denne artikkelen, som drar fordel av den lille størrelsen, lave kostnaden og høye følsomheten til transduseren, og distribuerer transduseren som en hjelpemottaker ved trykket. Rundt den elektriske platetransduseren (mottaks- og sendetype) dannes en sirkulær rekke av transdusere, som gjør at den kombinerte transduseren kan motta ekkosignaler utenfor båndet til den piezoelektriske platetransduseren. Som en kjøretøymontert avstandssensor er det mer praktisk å pålitelig kunne detektere et objekt i bevegelse som nærmer seg med høy hastighet enn å oppdage et objekt i bevegelse som er langt unna. Det kan være kjent fra dopplereffekten at når ultralydbølgen virker på et motgående høyhastighets bevegelig mål, vil frekvensen til ekkosignalet som reflekteres tilbake bli forskjøvet oppover (høyere enn frekvensen til det utsendte signalet). For dette formål må den nedre driftsfrekvensen til den ringformede ultralydavstandssensoren være høyere enn den øvre driftsfrekvensen til den primære transduseren.