Den tyndeste talje i verden
1. Ultralydsgenerator
For at studere og udnytte ultralyd er der designet og fremstillet mange ultralydsgeneratorer. Overordnet set kan ultralydsgeneratorer opdeles i to kategorier: den ene er at generere ultralydsbølger gennem elektriske midler, og den anden er at generere ultralydsbølger gennem mekaniske midler. Elektriske metoder omfatter piezoelektriske, magnetostriktive og elektriske typer osv.; Mekaniske metoder omfatter Galt-fløjten, flydende fløjte og luftstrømsroterende fløjte. Frekvensen, kraften og akustiske karakteristika for de ultralydsbølger, de genererer, er forskellige, så deres anvendelser er også forskellige. I øjeblikket er den mest almindeligt anvendte type piezoelektrisk ultralydsgenerator.
2. Princippet om piezoelektrisk ultralydsgenerator
Den piezoelektriske ultralydsgenerator fungerer faktisk ved at udnytte resonansen af piezoelektriske krystaller. Den interne struktur af ultralydsgeneratoren er vist i figur 1, som består af to piezoelektriske chips og en resonansplade. Når et pulssignal påføres dens to poler med en frekvens svarende til den piezoelektriske chips naturlige oscillationsfrekvens, vil den piezoelektriske chip give resonans og drive resonanspladen til at vibrere, hvilket producerer ultralydsbølger. Tværtimod, hvis der ikke påføres spænding mellem de to elektroder, når resonanspladen modtager ultralydsbølger, vil den komprimere den piezoelektriske chip til at vibrere, konvertere mekanisk energi til elektriske signaler, og så bliver den en ultralydsmodtager.
3. Det grundlæggende princip for ultrasonisk afstandsmåler
Ultralydssenderen udsender ultralydsbølger i en bestemt retning og starter samtidig timing. Ultralydsbølgerne forplanter sig i luften og vender straks tilbage, når de støder på forhindringer. Ultralydsmodtageren stopper timingen med det samme, når den modtager de reflekterede bølger. Udbredelseshastigheden af ultralyd i luft er 340m/s. Baseret på tiden t registreret af timeren, kan afstanden (s) mellem emissionspunktet og forhindringen beregnes, hvilket er s=340t/2. Dette er den såkaldte tidsforskelafstandsmålemetode.
Princippet for ultralydsafstandsmåling er at bruge den kendte udbredelseshastighed af ultralydsbølger i luften til at måle den tid, det tager for lydbølger at reflektere tilbage fra forhindringer efter at være blevet udsendt. Ud fra tidsforskellen mellem emission og modtagelse beregnes den faktiske afstand fra emissionspunktet til forhindringen. Det kan ses, at princippet om ultralydsafstand er det samme som radarens.
