Fizyczny obraz piezoelektrycznego przetwornika dyskowego zaprojektowanego i wykonanego. Aby zredukować wpływ szumu wielodrożnego, wykorzystując wspomnianą strefę Fresnela pola dźwiękowego, przetwornik ultradźwiękowy znajduje się nieco wyżej niż powierzchnia promieniująca (lub okno akustyczne) przetwornika piezoelektrycznego, aby zablokować otoczenie przed celem. Bałagan odbija się od obiektu. Eksperymenty wykazały, że pomiar ten może zmniejszyć zakłócenia odbite od obiektów wokół celu. Charakterystyka pomiarowa przetworników ultradźwiękowych według procedury testowej jest następująca: przetwornik jest okresowo wzbudzany przez zasilacz impulsowy wysokiego napięcia, a napięcie szczytowe na przetworniku w różnych punktach częstotliwości jest obserwowane i rejestrowane za pomocą oscyloskopu; jednocześnie przetwornik jest okresowo obserwowany i rejestrowany jako sygnał echa. Powstały szczyt napięcia (niewzmocniony). Stosunek wartości szczytowej napięcia wyjściowego przetwornika do wartości szczytowej napięcia wzbudzenia przetwornika pod wpływem sygnałów wzbudzenia o różnych częstotliwościach w przybliżeniu odzwierciedla współczynnik jakości lub pasmo częstotliwości roboczej przetwornika. W tym przypadku echo jest sygnałem ultradźwiękowym odbitym od ściany w odległości 1 metra od przetwornika.
Elektromechaniczne dopasowanie impedancji przetwornika ultradźwiękowego do głębokości jest bardzo ważne dla zrozumienia charakterystyki impedancji przetworników piezoelektrycznych. W przeciwnym razie niemożliwe będzie zastosowanie technologii elektromechanicznego dopasowywania impedancji do projektowania ultradźwiękowych obwodów nadawczych i odbiorczych, co poważnie wpłynie na działanie czujników ultradźwiękowych. Ponadto, biorąc pod uwagę prostotę realizacji ultradźwiękowego obwodu nadawczego, transformator impulsowy jest zwykle używany do bezpośredniego wzmacniania sygnału impulsu ultradźwiękowego o niskiej częstotliwości. W przypadku takich ultradźwiękowych obwodów nadawczych, ze względu na wysoką częstotliwość ultradźwięków.
Obwód zastępczy wibratora piezoelektrycznego wyznacza częstotliwość rezonansową szeregową f wibratora piezoelektrycznego na podstawie indukcyjności szeregowej L i pojemności szeregowej C w stosunkowo wąskim zakresie częstotliwości, to znaczy w punkcie częstotliwości reaktancję pojemnościową Xc o pojemności zastępczej C i tym podobnych. Reaktancja indukcyjna XL podwodnego przetwornika akustycznego ma tę samą wielkość i przeciwną fazę. Dlatego impedancja wibratora piezoelektrycznego}Z{ osiąga minimalną wartość, której wielkość jest określona przez rezystancję zastępczą R. W pobliżu fr przetworniki piezoelektryczne są najskuteczniejsze jako nadajniki ultradźwiękowe. Równoważna pojemność równoległa Co oraz indukcyjność L i pojemność C wspólnie wyznaczają inną częstotliwość rezonansową wibratora piezoelektrycznego, zwaną częstotliwością antyrezonansową fa, która jest nieco większa od stosunku. Częstotliwość antyrezonansowa nie jest w porządku. Przy tej częstotliwości impedancja Z oscylatora piezoelektrycznego osiąga wartość maksymalną; blisko dziecka, przetwornik jest najskuteczniejszym odbiornikiem. Zewnętrzne równoważne pojemności równoległe, takie jak zewnętrzne kable, gniazda i obwody nadajnika-odbiornika wibratora piezoelektrycznego, przesuną częstotliwość antyrezonansową wibratora piezoelektrycznego, ale nie będą miały wpływu na częstotliwość rezonansową szeregową. Ponadto równoległa pojemność Co przy obciążeniu prądem przemiennym zmniejszy amplitudę sygnału echa; jednocześnie impedancja rezonansowa oscylatora piezoelektrycznego zostanie zmniejszona, tak że ultradźwiękowy obwód nadawczy musi zapewnić większą wartość prądu, aby zapewnić jego przyłożenie do obu końców wibratora piezoelektrycznego. Amplituda napięcia spełnia wymagania projektowe.
Impedancja wibratora piezoelektrycznego mieści się w określonym punkcie częstotliwości (z wyjątkiem częstotliwości rezonansowej). Charakterystykę impedancji ultradźwiękowego przetwornika pomiaru głębokości można wyrazić jako szeregowe, równoległe obwody pojemnościowe lub indukcyjne obwody zastępcze. R to rezystancja szeregowa, a Xs to impedancja szeregowa. ; Rp oznacza rezystancję równoległą, a Xp oznacza impedancję równoległą. Wartość impedancji rezonansowej oscylatora piezoelektrycznego R (R=RS=Rp) jest jednym z ważnych parametrów przetworników piezoelektrycznych. Aby określić wartość R, można wykonać następujące kroki: Metoda okablowania przyrządu testowego i wibratora piezoelektrycznego, którego początkowa wartość potencjometru wynosi 1kS2o. Regulacja częstotliwości generatora sygnału sinusoidalnego do momentu, aż amplituda sygnału sinusoidalnego wyświetlana przez oscyloskop osiągnie wartość minimalną. W tym momencie częstotliwość generatora sygnału jest zbliżona do częstotliwości przetwornika piezoelektrycznego. częstotliwość robocza. Odłączyć zacisk wibratora piezoelektrycznego i ustawić rezystancję potencjometru na 0 (zwarcie), aby zarejestrować amplitudę sygnału wyświetlanego przez oscyloskop. Podłączając ponownie wibrator piezoelektryczny do obwodu testowego i reguluj rezystancję potencjometru tak, aby amplituda sygnału wyświetlanego przez oscyloskop była dokładnie o połowę mniejsza niż przy otwartym wibratorze piezoelektrycznym. Wyjęcie potencjometru z obwodu testowego i zmierzenie rezystancji potencjometru za pomocą multimetru. Impedancja rezonansowa wibratora piezoelektrycznego jest równa sumie rezystancji wewnętrznej generatora sygnału i rezystancji potencjometru. Badano piezoelektryczny przetwornik dyskowy. Częstotliwość rezonansowa przetwornika wynosiła 24,5 kHz, a rezystancja rezonansowa około 475 SZo. Dopasowanie impedancji odbierającego ultradźwiękowego przetwornika głębokości echa odbywa się w obwodzie odbiorczym. Przewiduje się zastosowanie przedwzmacniacza o wysokiej impedancji, którego impedancja jest znacznie większa niż impedancja rezonansowa R przetwornika. Dlatego przedwzmacniacz może być bezpośrednio transdukowany
Hubei Hannas Tech Co., Ltd jest profesjonalnym producentem ceramiki piezoelektrycznej i przetworników ultradźwiękowych, zajmującym się technologią ultradźwiękową i zastosowaniami przemysłowymi.
