Najcieńsza talia na świecie
1. Generator ultradźwiękowy
W celu badania i wykorzystania ultradźwięków zaprojektowano i wyprodukowano wiele generatorów ultradźwięków. Ogólnie rzecz biorąc, generatory ultradźwiękowe można podzielić na dwie kategorie: jedna polega na generowaniu fal ultradźwiękowych za pomocą środków elektrycznych, a druga polega na generowaniu fal ultradźwiękowych za pomocą środków mechanicznych. Metody elektryczne obejmują typy piezoelektryczne, magnetostrykcyjne i elektryczne itp.; Metody mechaniczne obejmują flet Galta, flet płynny i flet obrotowy z przepływem powietrza. Częstotliwość, moc i charakterystyka akustyczna wytwarzanych przez nie fal ultradźwiękowych są różne, więc ich zastosowania są również różne. Obecnie najczęściej stosowanym typem jest piezoelektryczny generator ultradźwiękowy.
2. Zasada działania piezoelektrycznego generatora ultradźwiękowego
Piezoelektryczny generator ultradźwiękowy faktycznie działa wykorzystując rezonans kryształów piezoelektrycznych. Wewnętrzną strukturę generatora ultradźwiękowego pokazano na rysunku 1, która składa się z dwóch chipów piezoelektrycznych i płyty rezonansowej. Kiedy do jego dwóch biegunów zostanie przyłożony sygnał impulsowy o częstotliwości równej naturalnej częstotliwości oscylacji chipa piezoelektrycznego, chip piezoelektryczny zacznie rezonować i wprawi płytkę rezonansową w drgania, wytwarzając fale ultradźwiękowe. I odwrotnie, jeśli między dwiema elektrodami nie zostanie przyłożone napięcie, gdy płyta rezonansowa odbierze fale ultradźwiękowe, skompresuje chip piezoelektryczny, aby wibrował, zamieniając energię mechaniczną na sygnały elektryczne, a następnie stanie się odbiornikiem ultradźwiękowym.
3. Podstawowa zasada działania dalmierza ultradźwiękowego
Nadajnik ultradźwiękowy emituje fale ultradźwiękowe w określonym kierunku i jednocześnie rozpoczyna odmierzanie czasu. Fale ultradźwiękowe rozchodzą się w powietrzu i natychmiast powracają, gdy napotkają przeszkodę. Odbiornik ultradźwiękowy natychmiast zatrzymuje odmierzanie czasu po odebraniu fal odbitych. Prędkość propagacji ultradźwięków w powietrzu wynosi 340 m/s. Na podstawie czasu t zarejestrowanego przez licznik czasu można obliczyć odległość (y) pomiędzy punktem emisji a przeszkodą, która wynosi s=340t/2. Jest to tak zwana metoda pomiaru odległości z różnicą czasu.
Zasada ultradźwiękowego pomiaru odległości polega na wykorzystaniu znanej prędkości propagacji fal ultradźwiękowych w powietrzu do pomiaru czasu potrzebnego, aby fale dźwiękowe po wyemitowaniu odbiły się od przeszkód. Na podstawie różnicy czasu pomiędzy emisją a odbiorem obliczana jest rzeczywista odległość od punktu emisji do przeszkody. Można zauważyć, że zasada pomiaru odległości ultradźwiękowej jest taka sama jak w przypadku radaru.
