Piezoelektryczny przetwornik ultradźwiękowy

Przetworniki ultradźwiękowe to zasadniczo klasa elektromechanicznych urządzeń do konwersji energii, które można podzielić na typy piezoelektryczne, elektromagnetyczne i magnetostrykcyjne, zgodnie z ich zasadą działania. Obecnie powszechnie stosowane przetworniki ultradźwiękowe są na ogół piezoelektryczne, które działają poprzez wykorzystanie dodatnich i ujemnych efektów piezoelektrycznych materiałów piezoelektrycznych. Materiał piezoelektryczny jest zmuszony do wytworzenia ładunku elektrycznego, co nazywa się dodatnim efektem piezoelektrycznym. I odwrotnie, gdy do materiału piezoelektrycznego zostanie przyłożone pole elektryczne, materiał piezoelektryczny spowoduje odkształcenie mechaniczne i naprężenia mechaniczne. Zjawisko to nazywa się odwrotnym efektem piezoelektrycznym. Gdy pole elektryczne stosowane przez czujnik przetwornika ultradźwiękowego jest sygnałem przemiennym, w materiale piezoelektrycznym mogą być wzbudzane różne formy fal sprężystych. Kiedy częstotliwość zmiennego pola elektrycznego pokrywa się z częstotliwością rezonansu mechanicznego materiału piezoelektrycznego, materiał piezoelektryczny znajduje się w stanie rezonansu mechanicznego i staje się wibratorem piezoelektrycznym. Jeżeli częstotliwość rezonansu mechanicznego mieści się w widmie ultradźwiękowym, fala mechaniczna wysyłana przez wibrator piezoelektryczny jest falą ultradźwiękową.

W technologii badań ultradźwiękowych ultradźwiękowa sonda nadawcza i odbiorcza ultradźwiękową sondę zasięgu można wyprodukować oddzielnie, wykorzystując dodatnie i ujemne efekty piezoelektryczne. Ponieważ efekt piezoelektryczny jest odwracalny, większość sond ultradźwiękowych zarówno nadaje, jak i odbiera.

Ultradźwiękowe czujniki pomiaru odległości można podzielić na trzy grupy: dużą, średnią i małą, w zależności od odległości roboczej. Wśród nich odległość wykrywania małego zasięgu jest mniejsza niż 2 m, częstotliwość robocza wynosi od 90 do 300 kHz; odległość wykrywania średniego zasięgu wynosi około 20 m, częstotliwość robocza wynosi od 90 kHz; duże 300 kHz Czujnik przetwornika ultradźwiękowego wynosi około 50 m, a częstotliwość robocza wynosi od 20 do 30 kHz. Ponadto dostępny jest dźwiękowy czujnik odległości, którego odległość wykrywania jest większa niż 50 m, a częstotliwość robocza wynosi około 10 kHz.