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Prestazione ultrasonica del sensore

I sensori ultrasonici piezoelettrici usano il principio di effetto piezoelettrico dei materiali piezoelettrici per funzionare. I materiali componenti sensibili comunemente usati pricipalmente includono i cristalli piezoelettrici e la ceramica piezoelettrica.

Secondo la differenza fra gli effetti piezoelettrici positivi ed inversi, i sensori ultrasonici piezoelettrici sono divisi nei generatori (sonde di trasmissione) e nei ricevitori (che ricevono le sonde). Secondo la struttura ed il tipo dell'onda usati, possono essere divisi nelle sonde diritte, sonde dell'onda di superficie e sonda dell'onda di agnello, sonda variabile di angolo, sonda di cristallo doppia, sonda del fuoco, sonda di immersione dell'acqua, sonda dello spruzzo d'acqua e sonda speciale, ecc.

Il generatore di ultrasuoni piezoelettrico usa il principio di utilità piezoelettrica inversa al rumore bianco nell'analisi ad alta frequenza di vibrazione e poi genera le onde ultrasoniche. Quando la frequenza della tensione di lavoro alternante è equivalente alla frequenza di risonanza del materiale piezoelettrico, causerà la risonanza e l'onda ultrasonica generata attualmente è il più forte. Il sensore ultrasonico piezoelettrico può generare le onde ultrasoniche ad alta frequenza dei dieci di kilohertz ai dieci dei megahertz ed il suo livello di intensità del suono può raggiungere i dieci dei watt per centimetro cubico.

La struttura chiave di un sensore ultrasonico piezoelettrico tipico è composta di wafer piezoelettrico, di blocchetto di assorbimento (che attenuano blocco) e di film protettivo. I wafer piezoelettrici sono principalmente a forma di disco e la frequenza ultrasonica è inversamente proporzionale al suo spessore. I due lati del chip piezoelettrico sono placcati con uno strato d'argento come pezzo di palo conduttivo, il lato inferiore è collegato ed il lato superiore è condotto al filo di messa a terra del trasformatore. Per impedire meglio il contatto diretto fra il sensore e il DUT e per danneggiare il chip piezoelettrico, un film protettivo è legato sotto il chip piezoelettrico. L'effetto del blocchetto di assorbimento è di ridurre la qualità dell'attrezzatura meccanica del chip piezoelettrico e di assorbire l'energia cinetica dell'onda ultrasonica.

Gli impianti ultrasonici piezoelettrici del ricevitore usando il principio dell'effetto piezoelettrico positivo. Quando le onde ultrasoniche agiscono sul wafer piezoelettrico per indurre il wafer a espandersi e contrarrsi, le spese di polarità opposta sono generate sulle due superfici del wafer. Queste spese sono convertite in tensioni e sono inviate allo schema circuitale di misura dopo l'amplificazione ed infine sono registrate o visualizzate. La struttura di un ricevitore ultrasonico piezoelettrico è basicamente la stessa di quella di un generatore di ultrasuoni ed a volte lo stesso sensore è utilizzato come sia un generatore che ricevitore.

La prestazione principale del sensore ultrasonico include:

(1) frequenza operativa: La frequenza operativa è la frequenza di risonanza del wafer piezoelettrico. Quando la frequenza della tensione CA applicata alle sua due estremità è uguale alla frequenza di risonanza del chip, l'energia dell'uscita è il più alto e la sensibilità è il più alto.

(2) temperatura di lavoro: Poiché il punto di curie dei materiali piezoelettrici è generalmente relativamente alto, particolarmente quando la sonda ultrasonica usata per la diagnosi usa il potere basso, la temperatura di lavoro è relativamente basso e può lavorare a lungo senza guasto. La temperatura delle sonde mediche di ultrasuono è relativamente alta e richiede l'attrezzatura di refrigerazione separata.

(3) sensibilità: pricipalmente dipende dal wafer fabbricare stesso. Il coefficiente di coppia elettromeccanico è grande e la sensibilità è alta; al contrario, la sensibilità è bassa.

Criteri di lavoro dei sensori ultrasonici:

I sensori ultrasonici possono essere divisi in piezoelettrico, in magnetostrittivo, in elettromagnetico, ecc. secondo i loro principi di lavoro. Il tipo piezoelettrico è il più comunemente usato.