Drgania osiowe przetworników ultradźwiękowych

Struktura dysku wielowęzłowego przetworniki ultradźwiękowe , funkcją klaksonu jest wzmocnienie amplitudy ultradźwiękowej, a duży dysk może poprawić skierowanie przetwornika. Zasada działania tego typu przetwornika polega na połączeniu podłużnego stożkowego rogu i wzdłużnego wibratora piezoelektrycznego w celu wibrowania ośrodka powietrznego. Kiedy wystąpią wibracje wielomodowe, na dysku piezoelektrycznym powstanie wiele kół podziałowych. Po obu stronach koła dźwiękowego punkty wibracyjne na powierzchni dysku wibrują o przeciwnych fazach, przez co wypromieniowane pole dźwiękowe jest osłabiane przez zniesienie przeciwnej fazy. Aby przezwyciężyć tę wadę, grubość jednej bocznej tarczy koła podziałowego można zmieniać o długość fali, tworząc wklęsło-wypukły rowek kompensujący różnicę faz między kołami podziałowymi, poprawiając w ten sposób wydajność promieniowania przetwornika. 

Istnieje wiele powiązanych instytucji badawczych i producentów w kraju i za granicą, którzy opracowują i produkują takie urządzenia ultradźwiękowy przetwornik odległości . Opracowanie ultradźwiękowych przetworników topograficznych o odległości roboczej około 15 m (National Natural Science Foundation i National Program Funding Project, przetworniki poziomu produkowane przez kanadyjską firmę Milltronics Company) należą do przetworników dyskowych o wielu długościach fal.

Doświadczenia wykazały, że gdy przetwornik pracuje z częstotliwością 24 kHz, a średnica dysku jest większa niż 240 mm. Przetwornik wielosegmentowy ma zalety dużej czułości, dużej odległości roboczej (ok. 15 m) i małego kąta półfalowego wiązki światła. Wady przetwornika Obwód ultradźwiękowego czujnika odległości jest duży i skomplikowany ze względu na proces produkcyjny.

Schemat przetwornika warstwowego to typowa konstrukcja przetwornika ultradźwiękowego, która składa się z przedniej i tylnej pokrywy, wibratora piezoelektrycznego i śruby naprężającej. W przypadku gdy tylna pokrywa ma zazwyczaj kształt cylindra; przednia osłona ma przeważnie kształt stożkowego rogu, aby zwiększyć obszar promieniowania w podwodnych zastosowaniach akustycznych, flara jest zwykle przycięta lub częściowo przycięta, aby dopasować ją do struktury matrycy; Wibratory piezoelektryczne pośrodku to przeważnie spolaryzowane wzdłużnie piezoelektryczne dyski ceramiczne lub mogą to być piezoelektryczne rurki ceramiczne spolaryzowane promieniowo. Do mocowania przedniej i tylnej pokrywy oraz wibratorów piezoelektrycznych służą śruby naprężające o dużej wytrzymałości. Struktura przetwornika została po raz pierwszy zaproponowana przez francuskiego fizyka Langa Zhiwana, dlatego jest również znana jako przetwornik Langevina.

Przetworniki produkowane przez firmę Bindicator ze Stanów Zjednoczonych, seria przetworników poziomu WSS firmy Sense of Germany i seria przetworników poziomu XTC/XPS firmy Milltronics z Kanady również przyjmują strukturę warstwową. jako czujnik pomiaru odległości , częstotliwość robocza przetwornika warstwowego wynosi zwykle od 15 kHz do 60 kHz, a wartość szczytowa napięcia impulsu do wzbudzenia wibratora piezoelektrycznego wynosi zwykle 3200 V, a do powierzchni promieniowania przymocowana jest dobra warstwa dopasowująca akustycznie. Przetworniki takie są w stanie wytwarzać dużą energię akustyczną. Przetwornik warstwowy jest nieporęczny i kosztowny oraz zużywa dużo energii, ale nadaje się do stosowania w sytuacjach, w których wymagana jest duża moc lub duży ciąg.