Radiell vibrationsläge för ultraljudsgivaren

Modellering och experiment av ultraljudsgivare i luftmediet, frekvensbandet för ultraljudssensorn är generellt smal, vilket direkt påverkar dess detekteringsprestanda för rörliga mål i hög hastighet. För att lösa ultraljudssensorns smala band kan en mikro-miniatyrgivare användas som en extra mottagare i den kombinerade ultraljudsgivaren för att bredda mottagningsbandbredden för den kombinerade givaren. Givaren är en piezoelektrisk kompositgivare av metall av böjspänningstyp, som är sammansatt av två tunna tunna metallhöljen som sammanfogar en piezoelektrisk keramisk wafer (piezoelektrisk vibrator) polariserad i tjockleksriktningen. Under exciteringen av det växlande elektriska fältet med ultraljudsfrekvens, omvandlas den piezoelektriska vibratorns högimpedans och sträckningsvibrationer med liten radie till en lågimpedans, storaxelförskjutning av den tunna metallskalshåligheten, och ultraljudsvågen utstrålas till luftmediet. Omvänt, när ultraljudsvågorna verkar på givaren, deformeras det tunna metallhöljet, vilket gör att den piezoelektriska vibratorn genomgår radiella sträckningsvibrationer och genererar en alternerande laddning mellan de två elektroderna. Detta är den grundläggande arbetsprincipen för givaren som en ultraljudsgenerator och -mottagare. Den är mycket lämplig för att göra små förskjutningar, låg vikt, storslagsmikroförskjutning och mikroliten ultraljudsmottagare med lägre resonansfrekvens. En effekter av materialet och strukturella parametrar av ultraljudsavståndsgivare på dess radiella och längsgående vibrationslägen är en förutsättning för konstruktionen och tillverkningen av givaren.

Radiellt vibrationsläge för givaren

Det radiella vibrationsläget för ultraljudsavståndssensorn är nära relaterad till det applicerade elektriska excitationsfältet, materialet och strukturella parametrar för den piezoelektriska vibratorn mellan dem härleds nedan. Den piezoelektriska vibratorn är polariserad längs Z-axelns riktning (dvs den axiella riktningen), dess radie är Ro och dess tjocklek är ho; rallyts botten är i form av en ring, dess ytterdiameter är Ro och dess innerdiameter är R, förutsatt att ett alternerande piezoelektricitetsfält appliceras på vibratorns två cirkulära plan, och spänningsvektorn T och den elektriska fältstyrkevektorn E är oberoende variabler, och töjningsvektorn S och den elektriska förskjutningslindvektorn D är de beroende variablerna z,(r) form Den piezoelektriska ekvationen kan uttryckas där s är det piezoelektriska materialets elastiska eftergivliga konstanta matris under konstanta elektriska fältförhållanden, d representerar den piezoelektriska töjningskonstantmatrisen och T är den fria dielektriska konstantmatrisen för det piezoelektriska materialet. omvandlarens frekvens.

Eftersom höjden H på huset är liten, det vill säga den normala vibrationen hos ultraljudsavståndsmätningssensor kan studeras ungefär enligt den symmetriska vibrationen hos den cirkulära tunna plattan som är inklämd av periferin. Det är känt att en cirkulär tunn platta har en radie på R är symmetrisk kring Z-axeln, och belastningen som appliceras på dess gräns är också symmetrisk kring Z-axeln, så den elastiska krökta ytan på den tunna plattan måste vara symmetrisk kring Z-axeln. Att analysera den fria vibrationen hos den tunna plattan i det polära koordinatsystemet kan därför förenkla detta problem. Låt avböjningen av den cirkulära tunna plattan när som helst t under vibrationsprocessen, då den fria vibrationsdifferentialekvationen beskriver den perifera sandwichtypen kan uttryckas.

Ultraljudsgivare med lång räckvidd

Ultraljudsgivare med fysikaliska egenskaper