Осьова вібрація ультразвукових перетворювачів

Перегляди: 3 Автор: Редактор сайту Час публікації: 2018-08-25 Походження: Сайт

Запитуйте

Структура багатовузлового диска ультразвукові перетворювачі , функція рупору полягає в посиленні амплітуди ультразвуку, а великий диск може покращити наведення датчика. Принцип роботи цього типу перетворювача полягає в з’єднанні поздовжнього конічного рупора та поздовжнього п’єзоелектричного вібратора для вібрації повітряного середовища. Коли виникає багаторежимна вібрація, на п’єзодиску буде створено кілька ділильних кіл. По обидва боки від основного кола вібраційні точки на поверхні диска мають протилежні фази, тому випромінюване звукове поле послаблюється протилежним погашенням фази. Щоб подолати цей недолік, товщину одного бічного диска ділильного кола можна змінювати на довжину хвилі, щоб утворити увігнуто-опуклу канавку для компенсації різниці фаз між ділильними колами, тим самим покращуючи ефективність випромінювання перетворювача.

Існує багато відповідних дослідницьких установ і виробників у країні та за кордоном, які розробляють і виробляють такі ультразвуковий датчик дальності . Розробка ультразвукових датчиків топографії з робочою відстанню приблизно 15 м (Національний фонд природничих наук і Проект фінансування національної програми, перетворювачі рівня, вироблені канадською компанією Milltronics, усі належать до багатохвильових дискових перетворювачів.

Експерименти показують, що коли перетворювач працює на частоті 24 кГц і діаметр диска перевищує 240 мм. Перетворювач багатосегментного диска має переваги високої чутливості, великої робочої відстані (близько 15 м) і малого половинного кута променя багатохвильового з’єднання. Недоліки Схема ультразвукового датчика відстані має великий розмір і складний процес виробництва.

Схема сендвіч-перетворювача є типовою конструкцією ультразвукового перетворювача, яка складається з передньої та задньої кришки, п’єзоелектричного вібратора та напружувального гвинта. Якщо задня кришка зазвичай має форму циліндра; передня кришка здебільшого має форму конічного рупора для збільшення площі випромінювання в підводному акустичному застосуванні, факел зазвичай вирізаний або частково вирізаний, щоб відповідати структурі масиву; П'єзоелектричні вібратори в середині - це переважно поздовжньо поляризовані п'єзоелектричні керамічні диски, або вони можуть бути радіально поляризованими п'єзоелектричними керамічними трубками. Для кріплення передньої та задньої кришки та п'єзоелектричних вібраторів використовуються високоміцні гвинти. Конструкцію перетворювача вперше запропонував французький фізик Ланг Чживан, тому він також відомий як перетворювач Ланжевена.

Перетворювачі, вироблені Bindicator зі Сполучених Штатів, серія WSS датчиків рівня Sense з Німеччини та серія XTC/XPS перетворювачів рівня Milltronics з Канади також мають сендвічну структуру. Як а Датчик вимірювання відстані , робоча частота сендвіч-перетворювача зазвичай становить від 15 кГц до 60 кГц, а амплітудне значення імпульсної напруги для збудження п’єзоелектричного вібратора зазвичай становить 3200 В, а до поверхні випромінювання прикріплено хороший акустичний узгоджувальний шар. Такі перетворювачі здатні виробляти високу акустичну енергію. Сендвіч-перетворювач громіздкий і дорогий, споживає багато енергії, але він підходить для використання в ситуаціях, коли потрібна висока потужність або велика тяга.

Радіальні перетворювачі та перетворювачі, що викликають товщину, використовують п’єзоелектричний диск або короткий циліндр, поляризований у напрямку товщини, щоб застосувати сигнал збудження в напрямку диска, і Ультразвукові датчики наближення є зворотним п’єзоелектричним ефектом константи деформації dd3 для радіальної вібрації, механічна напруга, створена радіальною вібрацією, викликає деформацію та зміщення в осьовому напрямку (круговій площині) диска, і, таким чином, може бути спрямована (спрямована вздовж осі диска) на основній резонансній частоті радіальної вібрації. Звукові хвилі називають радіальними перетворювачами товщини, також відомими як п'єзоелектричні дискові перетворювачі . П'єзоелектричні дискові перетворювачі є резонансними в області низьких частот і мають малі конструктивні розміри. Теоретичні та експериментальні результати показують, що осьове коливання п’єзоелектричного диска не рухається як поршень, а має приблизний розподіл зміщень у формі параболоїда. Тому його спрямованість має таку особливість, що головна пелюстка ширша, а рівень бічної пелюстки нижчий. Через серйозну невідповідність акустичного опору п’єзоелектричного дискового вібратора та повітряного середовища ефективність його акустичного випромінювання дуже низька, і зазвичай необхідно використовувати багатошарове узгодження імпедансу, щоб відповідати вимогам конструкції щодо чутливості передачі та прийому.