Impedância acústica de um tipo de disco transdutor vibrador piezoelétrico

O tipo de disco piezoelétrico de transdutores discutem as vantagens e desvantagens de várias formas de transdutor ultra-sônico. Considerando o desempenho, as dimensões de montagem e o teste de campo de sensores de distância ultra-sônica, os discos cerâmicos piezoelétricos são selecionados radiais / espessura do modo de vibração é o vibrador do transdutor ultra-sônico. Vibradores piezoelétricos de disco operam em freqüências que variam de 20 kHz a 120 kHz. É conhecido da teoria acústica de que o vibrador piezoelétrico do tipo de disco de grande diâmetro está funcionando na banda de baixa frequência é desenvolvida para desenvolver uma grande distância e forte diretividade. Em primeiro lugar, o método de design da transduce piezoelétrico de disco tem a combinação de impedância acústica e tecnologia de correspondência de impedância eletromecânica. O problema teórico da vibração de vibração radial / espessura é estudado. Em seguida, o design e a fabricação do transdutor combinado são discutidos.

O diagrama esquemático da distribuição de deslocamento axial de um vibrador piezoelétrico do tipo de disco é concentrado no centro da superfície de radiação do disco, portanto, para as mesmas dimensões estruturais, a característica direcional do transdutor piezoelétrico tipo disco (modo de vibração radial / espessura ) é superior ao do transdutor piezoelétrico do tipo de pistão (características direcionais puras do modo de vibração de espessura). A fim de determinar o tamanho estrutural do sensor ultra-sônico do tipo de disco para medir a distância, pode ser estimado o deslocamento R (raio de deslocamento de energia de vibração do vibrador piezoelétrico, pode ser estimado calculando a fórmula de largura do feixe (3.11b) do piezoelétrico tipo de pistão. Vibrador para estimar o vibrador piezoelétrico tipo disco. Supondo que o vibrador piezoelétrico de disco opera a uma frequência de 25 kHz, o comprimento de onda da onda ultrassônica no ar é de cerca de 13,6 mm. Se a largura do transdutor é necessária para ser 3 dB, o raio do tipo de disco piezoelétrico é r, deve ser pelo menos igual à cerâmica piezoelétrica, e um disco cerâmico piezoelétrico está tendo um raio de R = 0,045 m é realmente selecionado como o vibrador do transdutor. Quanto maior o raio do disco, o mais vantajoso é melhorar as características direcionais do transdutor piezoelétrico de disco. O material cerâmico PZT-5 é usado como transdutor.

A correspondência de impedância acústica é quando a incompatibilidade dos índices de impedância acústica do sensor de distância ultra-sônica não apenas reduz o coeficiente de transmissão da interface, mas também torna o vibrador piezoelétrico ressoar a um valor elevado, isto é, a faixa de freqüência de trabalho é estreita e O tempo residual da forma de onda é longo, afetando seriamente a sonda. A sensibilidade de transmissão, resolução axial e capacidade de canal é evitar esse fenômeno, é necessário usar a implementação acústica que corresponda à técnica antagônica, e a superfície de radiação do vibrador piezoelétrico está tendo um alto índice de impedância acústica não contacte diretamente o meio gasoso que tendo um índice de impedância acústica muito baixa.

Neste transdutor, três diferentes materiais correspondentes são usados ​​para transição gradualmente da superfície de radiação do vibrador piezoelétrico com alta impedância acústica ao meio ar com baixa impedância acústica. Esta técnica correspondente é baseada na troca de som de água fornecida. Método de correspondência de energia. Na tabela, os índios de impedância acústica do elemento de apoio, piezoelétrico, material de correspondência da camada e carga são respectivamente registrados como ZB, ZO, Z, ZLO porque a taxa de impedância acústica zl de ar é de 411 pa · s / m, que é muito menor do que a impedância acústica do vibrador piezoelétrico é zo. Portanto, uma variedade de sensor de profundidade ultra-sônico correspondente deve ser usada para correspondência de impedância, de modo que a relação de impedância acústica transita de uma alta (superfície de radiação de disco piezoelétrico) para uma transição baixa \"suave \" para uma carga média de ar. Também considerando a atenuação acústica do material da camada correspondente. Em quase toda a prática teórica de análise e engenharia, a espessura da camada de correspondência é tomada como (e é o comprimento de onda da onda acústica do material da camada correspondente) e é chamado de\"trimestre de comprimento de comprimento de comprimento\". Considerando a mudança das características de freqüência do transdutor após a aplicação da camada de correspondência, a espessura da camada de correspondência também deve ser multiplicada por um coeficiente de espessura, e o valor é tomado.