Najtanji struk na svijetu
1. Ultrazvučni generator
Kako bi se proučavao i koristio ultrazvuk, dizajnirani su i proizvedeni mnogi generatori ultrazvuka. Općenito, ultrazvučni generatori mogu se podijeliti u dvije kategorije: jedna je za generiranje ultrazvučnih valova putem električnih sredstava, a druga je za generiranje ultrazvučnih valova putem mehaničkih sredstava. Električne metode uključuju piezoelektrične, magnetostrikcijske i električne vrste, itd.; Mehaničke metode uključuju Galtovu flautu, zviždaljku za tekućinu i rotacionu flautu za protok zraka. Frekvencija, snaga i akustičke karakteristike ultrazvučnih valova koje generiraju su različite, pa je i njihova upotreba različita. Trenutno se najčešće koristi piezoelektrični ultrazvučni generator.
2. Princip piezoelektričnog ultrazvučnog generatora
Piezoelektrični ultrazvučni generator zapravo radi koristeći rezonanciju piezoelektričnih kristala. Unutarnja struktura ultrazvučnog generatora prikazana je na slici 1, a sastoji se od dva piezoelektrična čipa i rezonantne ploče. Kada se pulsni signal primijeni na njegova dva pola s frekvencijom jednakom prirodnoj frekvenciji oscilacije piezoelektričnog čipa, piezoelektrični čip će rezonirati i pokrenuti rezonantnu ploču da vibrira, proizvodeći ultrazvučne valove. Naprotiv, ako nema napona između dvije elektrode, kada rezonantna ploča primi ultrazvučne valove, ona će komprimirati piezoelektrični čip da vibrira, pretvarajući mehaničku energiju u električne signale, a zatim postaje ultrazvučni prijamnik.
3. Osnovni princip rada ultrazvučnog daljinomjera
Ultrazvučni odašiljač emitira ultrazvučne valove u određenom smjeru i istovremeno počinje mjeriti vrijeme. Ultrazvučni valovi se šire u zraku i odmah se vraćaju kada naiđu na prepreke. Ultrazvučni prijemnik odmah prestaje mjeriti vrijeme kada primi reflektirane valove. Brzina širenja ultrazvuka u zraku je 340 m/s. Na temelju vremena t koje je zabilježio mjerač vremena, može se izračunati udaljenost (s) između točke emisije i prepreke, koja iznosi s=340t/2. Ovo je takozvana metoda mjerenja udaljenosti vremenske razlike.
Načelo ultrazvučnog mjerenja udaljenosti je korištenje poznate brzine širenja ultrazvučnih valova u zraku za mjerenje vremena potrebnog da se zvučni valovi reflektiraju od prepreka nakon što su emitirani. Na temelju vremenske razlike između emisije i prijema izračunava se stvarna udaljenost od točke emisije do prepreke. Može se vidjeti da je princip ultrazvučnog određivanja udaljenosti isti kao kod radara.
