Радіальний режим коливань ультразвукового перетворювача

Моделювання та експеримент ультразвукового перетворювача в повітряному середовищі, діапазон частот ультразвуковий датчик, як правило, вузький, що безпосередньо впливає на його ефективність виявлення високошвидкісних рухомих цілей. Щоб розв’язати вузьку смугу ультразвукового датчика, мікромініатюрний перетворювач можна використовувати як допоміжний приймач у комбінованому ультразвуковому перетворювачі, щоб розширити смугу прийому комбінованого датчика. Перетворювач — це тип металевого п’єзоелектричного композитного перетворювача напруги при згині, який складається з двох металевих тонких оболонок тонкої форми, що містять п’єзоелектричну керамічну пластину (п’єзоелектричний вібратор), поляризовану в напрямку товщини. Під впливом змінного електричного поля ультразвукової частоти розтяжна вібрація п’єзоелектричного вібратора з високим опором і малим радіусом перетворюється в низькоомне зміщення великої осі порожнини тонкої металевої оболонки, і ультразвукова хвиля випромінюється в повітряне середовище. І навпаки, коли ультразвукові хвилі впливають на перетворювач, тонка металева оболонка деформується, що змушує п’єзоелектричний вібратор зазнавати радіальних розтягуючих коливань і генерувати змінний заряд між двома електродами. Це основний принцип роботи перетворювача як ультразвукового генератора та приймача. Він дуже підходить для створення малого робочого об’єму, легкої ваги, мікроприводу з великим ходом і мікромалого ультразвукового приймача з нижчою резонансною частотою. Вплив матеріалу та структурних параметрів Ультразвуковий датчик відстані на його радіальних і поздовжніх режимах вібрації є необхідною умовою для проектування та виготовлення перетворювача.

Режим радіальної вібрації перетворювача

Режим радіальної вібрації ультразвуковий далекомірний датчик тісно пов’язаний із прикладеним електричним полем збудження, матеріал і структурні параметри п’єзоелектричного вібратора між ними виведені нижче. П'єзоелектричний вібратор поляризований вздовж напрямку осі Z (тобто осьового напрямку), його радіус Ro, а товщина ho; нижня частина мітингу має форму кільця, її зовнішній діаметр дорівнює Ro, а внутрішній діаметр дорівнює R, припускаючи, що змінне п’єзоелектричне поле прикладено до двох кругових площин вібратора, а вектор напруги T і вектор напруженості електричного поля E є незалежними змінними, а вектор деформації S і вектор електричного зміщення D є залежними змінними, тоді циліндричні координати ((r, 8, z) Форма П’єзоелектричного рівняння може бути виражена де s — пружна пружна постійна матриця п’єзоелектричного матеріалу в умовах постійного електричного поля, d — постійна матриця п’єзоелектричної деформації, а T — матриця вільної діелектричної проникності п’єзоелектричного матеріалу composite.it — осьова резонансна частота перетворювача.

Оскільки висота H корпусу невелика, тобто нормальна вібрація Ультразвуковий датчик відстані можна досліджувати приблизно відповідно до симетричної вібрації круглої тонкої пластини, затиснутої периферією. Відомо, що кругла тонка пластина з радіусом R симетрична відносно осі Z, а навантаження, прикладене до її межі, також симетрично відносно осі Z, тому пружна криволінійна поверхня тонкої пластини повинна бути симетричною відносно осі Z. Таким чином, аналіз вільного коливання тонкої пластини в полярній системі координат може спростити цю проблему. Нехай відхилення круглої тонкої пластини в будь-який момент t під час процесу вібрації. Тоді можна виразити диференціальне рівняння вільної вібрації, що описує периферійний тип сендвіча.

Ультразвуковий перетворювач великої дальності

Ультразвуковий перетворювач з фізичними властивостями