Características de impedância dos transdutores ultra-sônicos piezoelétricos

Número Browse:0 Autor:editor do site Publicar Time: 2018-09-28 Origem:alimentado

Inquérito

Uma imagem física de um transdutor tipo disco piezoelétrico projetado e fabricado. A fim de reduzir a influência do ruído de multipath, usando a zona de Fresnel de Campo de Som do Som acima mencionado, o transdutor ultra-sônico é ligeiramente superior à superfície de radiação (ou janela acústica) do transdutor piezoelétrico para bloquear o circuito a partir do alvo. A desordem refletiu de volta do objeto. Experimentos mostraram que esta medição pode reduzir a interferência da desordem refletida de objetos ao redor do alvo. As características de medição dos transdutores ultra-sônicos têm o procedimento de teste é a seguinte: o transdutor é intermitentemente excitado por uma fonte de alimentação de impulso de alta voltagem, e a tensão de pico em todo o transdutor em diferentes pontos de frequência é observada e registrada por um osciloscópio; Ao mesmo tempo, o transdutor é observado intermitentemente e registrado como um sinal de eco. O pico de tensão resultante (não amplificado). A proporção do valor máximo da tensão de saída do transdutor ao valor máximo da tensão de excitação do transdutor sob a ação dos sinais de excitação de freqüências diferentes reflete aproximadamente o fator de qualidade ou a faixa de freqüência de operação do transdutor. Aqui, o eco é um sinal ultrassônico refletido de volta da parede a 1 metro do transdutor.

A impedância eletromecânica correspondência do transdutor ultrassônico para profundidade é muito importante para entender as características de impedância dos transdutores piezoelétricos. Caso contrário, é impossível aplicar a tecnologia de correspondência de impedância eletromecânica para projetar circuitos de transmissão ultra-sônica e receber circuitos, o que afetará seriamente o desempenho dos sensores ultrassônicos. Além disso, considerando a simplicidade da implementação do circuito de transmissão ultra-sônica, o transformador de pulso é geralmente usado para amplificar diretamente o sinal de pulso ultrassônico de baixa frequência. Para tais circuitos de transmissão ultra-sônica, devido à alta frequência de ultra-som.

O circuito equivalente do vibrador piezoelétrico determina a frequência de ressonância da série F do vibrador piezoelétrico da indutância da série L e a capacitância da série C em uma faixa de frequência relativamente estreita, isto é, no ponto de frequência, a reatância capacitiva XC da capacitância equivalente C e assim como a reatância indutiva XL do transdutor acústico subaquático tem a mesma magnitude e fase oposta. Portanto, a impedância do vibrador piezoelétrico} Z {atinge um valor mínimo cuja magnitude é determinada pela resistência equivalente R. Na vizinhança de FR, transdutores piezoelétricos são os mais eficientes como transmissores ultrassônicos. A capacitância paralela equivalente CO e a indutância L e a capacitância C determinam outra frequência ressonante do vibrador piezoelétrico, que é chamado de frequência anti-ressonância FA, que é ligeiramente superior à relação. A freqüência anti-ressonante não é ok. Nesta frequência, a impedância do oscilador piezoelétrico} z atinge seu valor máximo; Perto da criança, o transdutor é o mais eficiente como receptor. Capacitâncias paralelas equivalentes externas, tais como cabos externos, soquetes e circuitos transcepantes do vibrador piezoelétrico, mudarão a frequência anti-ressonante do vibrador piezoelétrico, mas não afetarão a frequência ressonante da série. Além disso, a capacitância paralela CO como a carga AC reduzirá a amplitude do sinal de eco; Ao mesmo tempo, a impedância ressonante do oscilador piezoelétrico será reduzida, de modo que o circuito de transmissão ultra-sônica precisa fornecer um valor de corrente maior para garantir que ele seja aplicado às duas extremidades do vibrador piezoelétrico. A amplitude da tensão atende aos requisitos de design.

A impedância do vibrador piezoelétrico está em um determinado ponto de frequência (exceto a frequência ressonante). As características de impedância do transdutor de medição de profundidade ultra-sônica podem ser expressas como séries, circuitos equivalentes de capacitivos ou indutivos paralelos R é a resistência da série, e XS é a impedância da série. ; RP representa a resistência paralela e o XP representa a impedância paralela. O valor de impedância de ressonância do oscilador piezoelétrico r (r = rs = rp) é um dos parâmetros importantes dos transdutores piezoelétricos. As etapas a seguir podem ser usadas para determinar o valor de R: Método de fiação do instrumento de teste e vibrador piezoelétrico, que o valor inicial do potenciômetro é 1KS2O. Ajustando a frequência do gerador de sinal de onda senoidal até que a amplitude do sinal sinusoidal exibido pelo osciloscópio mostre um valor mínimo. Neste momento, a frequência do gerador de sinal está próxima à do transdutor piezoelétrico. freqüência de trabalho. Desconecte o terminal do vibrador piezoelétrico e ajuste a resistência do potenciômetro a 0 (curto-circuito) para registrar a amplitude do sinal exibido pelo osciloscópio. Reconectar o vibrador piezoelétrico ao circuito de teste e ajustar a resistência do potenciômetro até que a amplitude do sinal exibida pelo osciloscópio seja exatamente metade disso quando o vibrador piezoelétrico está aberto. Removendo o potenciômetro do circuito de teste e medindo a resistência do potenciômetro com um multímetro. A impedância ressonante do vibrador piezoelétrico é igual à soma da resistência interna do gerador de sinal e da resistência do potenciômetro. O transdutor de disco piezoelétrico foi testado. A frequência ressonante do transdutor foi de 24,5 kHz e a resistência à ressonância foi de cerca de 475 szo. A impedância que corresponda ao transdutor de profundidade do Sounde Ultrasonico de Recebimento está no circuito de recepção. Destina-se a usar um pré-amplificador de alta impedância cuja impedância seja muito maior que a impedância ressonante do transdutor. Portanto, o pré-amplificador pode ser diretamente transduzido