teoretisk analys av vibrationsläges ultraljudsgivare

När de axiella och radiella elektromekaniska faktorerna för den piezoelektriska vibratorn av skivtyp är relativt starka, är den endimensionella teorin som fastställts av den rena radiella modellen eller den rena tjockleksmodellen inte tillräckligt exakt. Mellan det teoretiskt beräknade värdet och det experimentella värdet. Felet hos ultraljudsgivare är stort. Därför är det nödvändigt att förstå den ekvivalenta kretsen för den radiella/tjocklekskopplingsvibrationsmoden för den piezoelektriska vibratorn av skivtyp, och härleda den isotropiska fria vibrationsmoden för den piezoelektriska vibratorn av skivtyp under vissa ungefärliga förhållanden. Jämfört med den endimensionella teorin återspeglar den tvådimensionella teorin mer exakt vibrationsprocessdiametern för den piezoelektriska vibratorn av skivtyp och den ekvivalenta kretsen för den piezoelektriska vibratorn när den är tjockkopplad. För att analysera de elektromekaniska egenskaperna hos den piezoelektriska vibratorn av skivtyp representerar I matningsspänningen respektive strömmen, och F representerar förskjutningen och det totala trycket på respektive ytor.

 Det är känt att en piezoelektrisk vibrator är gjord av en PZT-piezoelektrisk keramisk skiva och är polariserad längs z-axeln, och ett silverskikt är pläterat på båda ändarna av skivan som en elektrod, och en excitationsspänning appliceras på båda ändarna av elektroden. När skivans tjockleksdimension skiljer sig mycket från den radiella dimensionen, kan den behandlas som en ren tjockleksvibrationsmod eller en ren radiell vibrationsmod; omvänt bör det elektromekaniska koordinationsproblemet mellan den piezoelektriska keramiska skivans tjocklek och radiella riktning beaktas. Från rörelseekvationen, det är den piezoelektriska ekvationen och friladdningsekvationen, kan det totala trycket som verkar på skivans tre ytor härledas.

Driftsfrekvensområdet för ultraljudsgivaren av piezoelektrisk skivtyp är mellan 2225 kHz. När det finns relativ rörelse mellan givaren och målet som mäts, kan ekosignalens frekvens falla utanför givarens arbetsband på grund av dopplereffekten. Det finns två sätt att lösa detta problem: för det första, att använda två eller flera givare med olika resonans (centrala) frekvenser för att bilda en array, det vill säga att överlagra frekvensband av flera givare är att utöka givaren och bandbredden för arrayen; den kombinerade transduktorstrukturen används för att göra mottagningsfrekvensen för transduktorns bandbredd i sändningsbandet för ultraljudsavståndsmätningssensorn.

 Den förra är en stor arraystruktur som ofta används av undervattensekolod; det senare är det strukturella schemat som föreslås i detta dokument, som drar fördel av givarens ringa storlek, låga kostnad och höga känslighet, och distribuerar givaren som en extra mottagare vid trycket. Runt den elektriska skivomvandlaren (mottagnings- och sändningstyp) bildas en cirkulär grupp av givare, vilket gör det möjligt för den kombinerade givaren att ta emot ekosignaler utanför bandet för den piezoelektriska skivomvandlaren. Som fordonsmonterad avståndssensor är det mer praktiskt att på ett tillförlitligt sätt kunna detektera ett rörligt föremål som närmar sig med hög hastighet än att upptäcka ett rörligt föremål som är långt borta. Det kan vara känt från dopplereffekten att när ultraljudsvågen verkar på ett ankommande höghastighets rörligt mål, kommer frekvensen för den ekosignal som reflekteras tillbaka att skiftas uppåt (högre än frekvensen för den sända signalen). För detta ändamål måste den lägre arbetsfrekvensen för den ringformade ultraljudsavståndssensorn vara högre än den övre arbetsfrekvensen för den primära givaren.