초음파 변환기 소개 :
트랜스 듀서는 에너지를 한 형태에서 다른 형태로 변환하는 전자 장치입니다. 에너지를 한 형태에서 다른 형태로 변환하는 과정을 트랜스 덕션이라고합니다.
초음파 변환기는 전원의 전기 출력을 진동 출력으로 변환합니다. 이 전기 기계적 변환은 압전 세라믹 (아래 그림과 같이) 또는 자기 관제 재료를 통해 달성 될 수 있습니다. 압전 도자기는 변환기의 핵심입니다.
센서 요구 사항은 응용 프로그램에 따라 다릅니다. 많은 요구 사항이 서로 충돌하고 다른 우선 순위가 부여됩니다. 따라서 모든 요구 사항을 다룰 수있는 일련의 지침이 없으며 동일한 목표를 달성하기위한 여러 가지 방법이 있습니다.
분석적 관점에서 볼 때 트랜스 듀서의 성능은 일반적인 방식으로 만 예측할 수 있습니다. 이는 압전 세라믹의 특성이 종종 온도, 전기장 강도, 정적 압축 프리스트레스, 동적 응력, 하중 사이클 수 및 시간을 포함한 작업 조건에 크게 의존하기 때문입니다. 이러한 작동 조건은 서로 영향을 줄 수 있으며 이러한 조건의 영향은 일반적으로 비선형입니다. 또한, 압전 세라믹의 많은 특성은 직교성이며 개별 압전 세라믹과 압전 세라믹 배치마다 다를 수 있습니다. 또한, 다양한 구성 요소 인터페이스에서의 상호 작용 (예 : 스레드)은 특성화하기 어려울 수 있으며 공기 냉각에 사용되는 대류 열 전달 계수는 대략 추정 될 수 있습니다. 따라서 대부분의 설계 프로세스에는 실험 테스트가 포함됩니다.
초음파 트랜스 듀서의 작동 원리 :
초음파 트랜스 듀서는 그림 1과 같이 함수에 따라 송신기, 수신기 및 트랜시버로 나눌 수 있습니다. 예를 들어, 40kHz에서 트랜스 듀서의 작동을 예로 들어 송신기의 공진 주파수 (FR)는 적용되도록 설계됩니다. 전송 효율을 최적화하기 위해도 2에 도시 된 바와 같이, 작동 주파수에 가까운 주파수에서 전기 신호. 반대로, 수신기의 항성 주파수 (FA)는 수신 효율을 최적화하기 위해도 3에 도시 된 바와 같이 수신 된 초음파 주파수에 가깝게 설계되었다. 트랜시버의 작동 주파수는 그림 4와 같이 트랜시버의 공진 주파수 (FR)와 트랜시버의 항성 주파수 (FA) 사이에 설계되었습니다. 트랜스 듀서의 작동 주파수는 높을수록 해상도가 더 높을수록 더 높을수록 더 높을수록 더 높을수록 더 높을수록 더 높을수록 더 높을수록 해상도는 높을 수 있습니다. 감지 범위.
생성 된 초음파파가 압전 세라믹에서 물체 또는 유체 (예 : 공기 또는 물)로 효과적으로 전달 되려면 압전 세라믹과 물체 또는 유체 사이의 음향 임피던스가 음향 일치 층을 통해 일치해야합니다. 공통 물질의 음속 및 음향 임피던스 특성은 다음과 같습니다.
초음파 공기 변환기를 예를 들어, 압전 세라믹의 음향 임피던스는 약 35 mrayl (106 kg/m2 ∙ S)이며, 공기의 음향 임피던스는 약 414 Rayl (kg/m2 ℃)만큼 낮습니다. 따라서, 음향 일치 층은 음향 임피던스와 일치하고 초음파 에너지를 공기로 효과적으로 전달하기 위해 압전 세라믹과 공기 사이에 배치 된 초음파 변환기의 필수 구성 요소가된다.
초음파 공기 트랜스 듀서의 일치하는 층에 대한 이상적인 음향 임피던스 값은 Rayl, 대략 0. 현재, 일반적으로 사용되는 음향 일치 층 재료는 더 낮은 음향 임피던스 및 합리적인 신뢰성을 달성하기 위해 중합체 매트릭스 및 중공 분말로 만들어진 복합 재료이다. 응용 프로그램에 따르면, 초음파 변환기는 전송 수신 모드 또는 전송 수신 모드에서 사용할 수 있습니다. 초음파 변환기는 본질적으로 울리는 특성을 가지고 있음에 주목해야합니다. 근접 측정을 위해 초음파 변환기를 설계 할 때 울림은 최소 감지 거리를 제한합니다. 일반적으로 댐핑 층은 초음파 변속기를 정적 상태로 빠르게 복원하고 울림을 줄이는 데 사용됩니다.
초음파 변환기의 구조 :
초음파 압전 변환기는 하우징으로 구성됩니다. 일치하는 층 또는 사운드 창, 압전 세라믹, 백킹 및 나가는 케이브 어레이 수신기를 포함하여 나가는 와이어, {0}} 심벌즈 트랜스 듀서, 금속 링 및 고무 가스 킷; 심벌즈 어레이 수신기는 디스크 압전 변환기 3 위에 위치하고; 초음파 신호 전달 및 수신은 기본 초음파 압전 변환기로 압전 세라믹 디스크 변환기를 사용하여; 심벌즈 어레이 수신기는 디스크 압전 변환기에 위치하고 디스크 변환기의 주파수 대역 외부에서 도플러 에코 신호를 수신하기위한 초음파 수신기 역할을합니다. 초음파 장비에 적합합니다.
트랜스 듀서를 선택하는 방법 :
1. 트랜스 듀서는 부하 효과를 피하기 위해 높은 입력 임피던스와 낮은 출력 임피던스를 가져야합니다.
2. 트랜스 듀서는 원하는 신호에 매우 민감하고 원치 않는 신호에 둔감해야합니다.
3. 트랜스 듀서는 부식성 환경에서 작동 할 수 있어야합니다.
4. 트랜스 듀서 회로는 과부하를 견딜 수 있도록 과부하 보호가 있어야합니다.