П'єзоелектричний ультразвуковий перетворювач

Ультразвукові перетворювачі — це, по суті, клас електромеханічних пристроїв перетворення енергії, які за принципом роботи можна розділити на п’єзоелектричні, електромагнітні та магнітострикційні. Зараз звичайні ультразвукові перетворювачі, як правило, є п’єзоелектричними, які працюють на основі позитивних і негативних п’єзоелектричних ефектів п’єзоелектричних матеріалів. П'єзоелектричний матеріал змушений генерувати електричний заряд, що називається позитивним п'єзоелектричним ефектом. І навпаки, коли до п’єзоелектричного матеріалу прикладається електричне поле, п’єзоелектричний матеріал вироблятиме механічну деформацію та механічну напругу. Це явище називається зворотним п’єзоелектричним ефектом. Коли електричне поле датчика ультразвукового перетворювача є змінним сигналом, у п’єзоелектричному матеріалі можуть збуджуватися різні форми пружних хвиль. Коли частота змінного електричного поля збігається з частотою механічного резонансу п’єзоелектричного матеріалу, п’єзоелектричний матеріал перебуває в стані механічного резонансу і стає п’єзоелектричним вібратором. Якщо частота механічного резонансу знаходиться в ультразвуковому спектрі, механічна хвиля, що посилається п’єзоелектричним вібратором, є ультразвуковою.

У технології ультразвукового контролю ультразвуковий передавальний зонд і приймальний Ультразвуковий зонд може бути виготовлений окремо за допомогою позитивного та негативного п'єзоелектричних ефектів. Оскільки п’єзоелектричний ефект є оборотним, більшість ультразвукових зондів одночасно передають і приймають.

Ультразвукові датчики вимірювання відстані можна розділити на три діапазони: великі, середні та малі відповідно до їх робочої відстані. Серед них відстань виявлення малого діапазону становить менше 2 м, робоча частота становить 90-300 кГц; відстань виявлення середнього діапазону становить близько 20 м, робоча частота становить від 90 кГц; великі 300 кГц датчик ультразвукового перетворювача становить близько 50 м, а робоча частота становить 20-30 кГц. Крім того, є звуковий датчик дальності, відстань виявлення якого перевищує 50 м, а робоча частота становить близько 10 кГц.