Перформансе ултразвучног сензора
Пиезоелектрични ултразвучни сензори за рад користе принцип пиезоелектричног ефекта пиезоелектричних материјала. Обично коришћени материјали осетљивих компоненти углавном укључују пиезоелектричне кристале и пиезоелектричну керамику.
Према разлици између позитивних и инверзних пиезоелектричних ефеката, пиезоелектрични ултразвучни сензори се деле на генераторе (предајне сонде) и пријемнике (пријемне сонде). Према структури и коришћеном типу таласа, могу се поделити на равне сонде, сонде површинских таласа и сонде Ламб таласа, сонде са променљивим углом, дуал кристалне сонде, фокусне сонде, сонде за урањање у воду, сонде за прскање воде и специјалне сонде итд. .
Пиезоелектрични ултразвучни генератор користи принцип инверзне пиезоелектричне корисности за претварање вибрација у високофреквентну анализу вибрација, а затим генерише ултразвучне таласе. Када је фреквенција наизменичног радног напона еквивалентна резонантној фреквенцији пиезоелектричног материјала, то ће изазвати резонанцију, а ултразвучни талас који се генерише у овом тренутку је најјачи. Пиезоелектрични ултразвучни сензор може да генерише ултразвучне таласе високе фреквенције од десетина килохерца до десетина мегахерца, а ниво интензитета звука може достићи десетине вати по кубном центиметру.
Кључна структура типичног пиезоелектричног ултразвучног сензора састоји се од пиезоелектричне плочице, апсорпционог блока (блока за пригушивање) и заштитног филма. Пиезоелектричне плочице су углавном у облику диска, а ултразвучна фреквенција је обрнуто пропорционална њиховој дебљини. Две стране пиезоелектричног чипа су обложене сребрним слојем као проводљиви стуб, доња страна је уземљена, а горња страна је доведена до жице за уземљење трансформатора. Да би се боље спречио директан контакт између сензора и ДУТ-а и оштетио пиезоелектрични чип, заштитни филм је причвршћен испод пиезоелектричног чипа. Ефекат апсорпционог блока је да смањи квалитет механичке опреме пиезоелектричног чипа и апсорбује кинетичку енергију ултразвучног таласа.
Пиезоелектрични ултразвучни пријемник ради по принципу позитивног пиезоелектричног ефекта. Када ултразвучни таласи делују на пиезоелектричну плочицу и изазивају ширење и скупљање плочице, на две површине плочице се стварају наелектрисања супротног поларитета. Ова наелектрисања се конвертују у напоне и шаљу у дијаграм мерног кола након појачања, а на крају се снимају или приказују. Структура пиезоелектричног ултразвучног пријемника је у основи иста као и ултразвучног генератора, а понекад се исти сензор користи и као генератор и као пријемник.
Главне перформансе ултразвучног сензора укључују:
(1) Радна фреквенција: Радна фреквенција је резонантна фреквенција пиезоелектричне плочице. Када је фреквенција наизменичног напона примењеног на његова два краја једнака резонантној фреквенцији чипа, излазна енергија је највећа, а осетљивост највећа.
(2) Радна температура: Пошто је Киријева тачка пиезоелектричних материјала генерално релативно висока, посебно када ултразвучна сонда која се користи за дијагнозу користи малу снагу, радна температура је релативно ниска и може радити дуго времена без квара. Температура медицинских ултразвучних сонди је релативно висока и захтева посебну расхладну опрему.
(3) Осетљивост: углавном зависи од саме производње плочице. Коефицијент електромеханичке спреге је велики и осетљивост је висока; напротив, осетљивост је ниска.
Радни критеријуми ултразвучних сензора:
Ултразвучни сензори се према принципу рада могу поделити на пиезоелектричне, магнетостриктивне, електромагнетне итд. Пиезоелектрични тип је најчешће коришћен.
