Ultratovushni qabul qilish va aks ettirish uchun javob beradigan ultratovushli transduser
Ultrasonik zond, shuningdek ultratovushli transduser deb nomlanuvchi, ultratovush to'lqinlarini uzatish va qabul qilish uchun asosiy qurilmadir. U uzatuvchi transduser va qabul qiluvchi transduserga bo'linadi. Uzatuvchi transduser energiyaning boshqa turlarini ultratovush to'lqinlariga, qabul qiluvchi transduser esa qabul qilingan ultratovush to'lqinlarini o'lchash oson bo'lgan boshqa energiyaga aylantiradi. Energiya shakllari juda ko'p, shuning uchun transduserning shakli ham har xil. Ultrasonik o'lchovda odatda piezoelektrik transduserlar, so'ngra magnetostriktiv transduserlar qo'llaniladi.
(1) Piezoelektrik o'tkazgich
Piezoelektrik transduserni qabul qilish va aks ettirish piezoelektrik ta'sirga va teskari piezoelektrik ta'sirga asoslangan. Ultrasonik to'lqinlarning chiqarilishi piezoelektrik materiallarning teskari piezoelektrik ta'siridan foydalanadi, piezoelektrik materialning so'nggi yuzidagi elektrodlarga o'zgaruvchan kuchlanishni qo'llaydi. Kristall qalinligi yo'nalishi bo'yicha qo'llaniladigan o'zgaruvchan kuchlanish bilan bir xil chastotali mexanik tebranishlar hosil bo'ladi va tashqariga chiqadi Ovoz to'lqinlari elektr energiyasi va tovush energiyasining (mexanik energiya) konversiyasini amalga oshiradi. Ultrasonik qabul qilish piezoelektrik materiallarning piezoelektrik ta'siridan foydalanadi. Piezoelektrik materiallar tovush to'lqinlarining tovush bosimiga duch kelganda, materialning ikkala uchi tovush bosimining o'zgarishi bilan sinxronlashtiriladigan zaryadlarni hosil qiladi va shu bilan tovush energiyasini (mexanik energiyani) elektr energiyasiga aylantiradi.
Pyezoelektrik materiallar kvarts kristallari, piezoelektrik keramika, piezoelektrik yarimo'tkazgichlar, polimer piezoelektrik materiallar va boshqalar bo'lishi mumkin. Turli xil ehtiyojlarga ko'ra, piezoelektrik varaqning ko'plab tebranish usullari mavjud, masalan choyshabning qalinligi tebranishi, bo'ylama varaqning uzunlik tebranishi, diskning radial tebranishi, egilish tebranishi va boshqalar. Ularning orasida qatlam qalinligi tebranishi eng ko'p ishlatiladi.
Piezoelektrik kristalining o'zi nisbatan mo'rt bo'lgani uchun va izolyatsiya, muhrlanish, korroziyaga chidamliligi, impedansning mosligi va atrof-muhitning yomon himoyasi uchun turli talablar tufayli piezoelektrik elementlar ko'pincha proba hosil qilish uchun qobiqga o'rnatiladi. Ular orasida sferik ovozli film impedansni moslashtirishni yaxshilashda va radiatsiya quvvatini oshirishda muhim rol o'ynaydi. Uning tebranish chastotasi bir necha yuz kilohertsdan yuqori va qalinligi tebranish bilan piezoelektrik varaq ishlatiladi.
(2) Magnetostriktiv transduser
Magnetostriktiv transduserni qabul qilish va uzatish magnetostriktiv ta'sirga va teskari magnetostriktiv ta'sirga asoslangan. Ultrasonik to'lqinlarning chiqishi magnetostriktiv materialning magnetostriktiv ta'siridan foydalanadi. Magnetostriktiv material o'zgaruvchan magnit maydonga joylashtirilgan bo'lib, u magnit maydon yo'nalishi bo'yicha mexanik o'lchamlarda o'zgaruvchan o'zgarishlarni keltirib chiqaradi, ya'ni mexanik tebranish va shu bilan ultratovush hosil qiladi. Ultrasonik qabul qilish magnetostriktiv materiallarning teskari magnetostriktiv ta'siridan foydalanadi. Magnetostriktiv materiallar tovush bosimiga duch kelganda, ular ichki deformatsiyani va stressni keltirib chiqaradi, bu esa magnit domenlari orasidagi chegaralarning harakatlanishiga olib keladi. Magnetizatsiya vektori aylanadi, shuning uchun materialning magnitlanishi va o'tkazuvchanligi mos ravishda o'zgaradi. Magnetostriktiv materialga spiral qo'shilishi materialning magnit o'zgarishini spiral oqimining o'zgarishiga aylantirishi mumkin, shuning uchun u ultratovush to'lqinlarini qabul qilish uchun ishlatilishi mumkin.
Magnetostriktiv materiallar ma'lum ferromagnit materiallar va ularning qotishmalari, masalan, nikel, nikel-temir qotishmalari, alyuminiy-temir qotishmalari, temir-kobalt-vanadiy qotishmalari va boshqalar tarkibida rux va nikel bo'lgan ferritlar bo'lishi mumkin. O'zgaruvchan magnit maydon qo'llanilganda turli xil magnetostriktiv materiallar turli xil magnetostriktiv ta'sirga ega va nikel eng katta magnetostriktiv ta'sirga ega.
Odatda ishlatiladigan magnetostriktiv transduserlar qalinligi 0,1 4 0,4 mm bo'lgan nikel plitalaridan tayyorlanadi. Choyshab oqimining yo'qolishini kamaytirish uchun choyshablar o'rtasida izolyatsiya choralari ko'riladi. Uning shakllari to'rtburchaklar, deraza shaklida va boshqalar.
