Impédance acoustique d'un transducteur de vibrateur piézoélectrique de type disque

Type de transducteurs de disque piézoélectrique Discutez des avantages et des inconvénients de diverses formes de transducteur ultrasonique. Compte tenu des performances, des dimensions de montage et des tests sur le terrain des capteurs de tâches ultrasoniques, les disques en céramique piézoélectrique sont sélectionnés radiaux / épaisseur du mode de vibration est le vibrateur du transducteur ultrasonique. Les vibrateurs à disque piézoélectriques fonctionnent à des fréquences allant de 20 kHz à 120 kHz. Il est connu de la théorie acoustique que le vibrateur piézoélectrique de type disque de grand diamètre travaille dans la bande basse fréquence est développé pour développer une grande distance et une forte directivité. Premièrement, la méthode de conception du transduce à disque piézoélectrique a la technologie de correspondance de l'appariement et de l'impédance électromécanique de l'impédance acoustique. Le problème théorique de la vibration de vibration radiale / épaisseur est étudié. Ensuite, la conception et la fabrication du transducteur combinées sont discutées.

Diagramme schématique de la distribution de déplacement axial d'un vibrateur piézoélectrique de type disque est concentré au centre de la surface rayonnante du disque, par conséquent, pour les mêmes dimensions structurelles, la caractéristique directionnelle du mode de vibrating piézoélectrique de type disque (mode vibratif radial / épaisseur ) est supérieur à celui du transducteur piézoélectrique de type piston (caractéristiques directionnelles pures du mode de vibration d'épaisseur). Afin de déterminer la taille structurelle du capteur ultrasonique de type disque pour mesurer la distance, le déplacement relatif de l'énergie de vibration R (rayon) du vibrateur piézoélectrique peut être estimé en calculant la formule de largeur de faisceau (3.11b) du piston de type piézoélectrique de type piston vibrateur pour estimer le vibrateur piézoélectrique de type disque. En supposant que le vibrateur piézoélectrique disque fonctionne à une fréquence de 25 kHz, la longueur d'onde de l'onde à ultrasons dans l'air est d'environ 13,6 mm. Si la largeur du faisceau du transducteur est nécessaire pour être de 3 dB, le rayon du vibrateur piézoélectrique de type disque est R devrait être au moins égal à la céramique piézoélectrique, et un disque de céramique piézoélectrique a un rayon de r = 0,045 m est en fait est en fait sélectionné comme vibrateur du transducteur. Le plus grand est le rayon du disque, plus il est avantageux d'améliorer les caractéristiques directionnelles du transducteur piézoélectrique du disque. Le matériau en céramique PZT-5 est utilisé comme transducteur.

L'appariement de l'impédance acoustique est lorsque l'inadéquation des rapports d'impédance acoustique du capteur de distance à ultrasons réduit non seulement le coefficient de transmission de l'interface, mais rend également le vibrateur piézoélectrique résonne à une valeur élevée, c'est-à-dire que la bande de fréquence de travail est étroite et le vibratrice Le temps résiduel de la forme d'onde est long, affectant ainsi sérieusement la sonde. La transmission / réception de la sensibilité, de la résolution axiale et de la capacité du canal consiste à éviter ce phénomène, il est nécessaire d'utiliser une technique antagoniste correspondante de l'impédance acoustique, et la surface rayonnante du vibrateur piézoélectrique a un rapport d'impédance acoustique élevé ne contacte pas directement le milieu gazeux qui ayant un rapport d'impédance acoustique très faible.

Dans ce transducteur, trois matériaux correspondants différents sont utilisés pour passer progressivement de la surface rayonnante du vibrateur piézoélectrique avec une impédance acoustique élevée au milieu d'air avec une faible impédance acoustique. Cette technique de correspondance est basée sur l'échange de son d'eau fourni. Méthode de correspondance d'énergie. Dans le tableau, les rapports d'impédance acoustique de l'élément de support, l'élément piézoélectrique, le matériau de correspondance de couche et la charge sont respectivement enregistrés comme ZB, ZO, Z, ZLO parce que le rapport d'impédance acoustique ZL de l'air est de 411 Pa · s / m, qui est Beaucoup plus petit que l'impédance acoustique du vibrateur piézoélectrique est ZO. Par conséquent, une variété de capteurs de profondeur ultrasoniques correspondants doit être utilisé pour l'appariement de l'impédance, de sorte que le rapport d'impédance acoustique passe d'une surface rayonnante élevée (disque piézoélectrique) à une transition faible \"lisse \" vers une charge moyenne d'air. Compte tenu également de l'atténuation acoustique du matériau de la couche correspondante. Dans presque toutes les analyses théoriques et la pratique de l'ingénierie, l'épaisseur de la couche correspondante est considérée comme (et est la longueur d'onde de l'onde acoustique du matériau de la couche correspondante) et est appelée la couche de correspondance de longueur d'onde \ quart \". Compte tenu du changement des caractéristiques de fréquence du transducteur après l'application de la couche d'appariement, l'épaisseur de la couche correspondante doit également être multipliée par un coefficient d'épaisseur et la valeur est prise.