Nejtenčí pas na světě
1. Ultrazvukový generátor
Pro studium a využití ultrazvuku bylo navrženo a vyrobeno mnoho ultrazvukových generátorů. Celkově lze ultrazvukové generátory rozdělit do dvou kategorií: jedna je generovat ultrazvukové vlny pomocí elektrických prostředků a druhá je generovat ultrazvukové vlny pomocí mechanických prostředků. Elektrické metody zahrnují piezoelektrické, magnetostrikční a elektrické typy atd.; Mechanické metody zahrnují Galtovu flétnu, kapalinovou píšťalu a rotační flétnu s prouděním vzduchu. Frekvence, výkon a akustické charakteristiky ultrazvukových vln, které generují, jsou různé, takže jejich použití je také odlišné. V současnosti je nejpoužívanějším typem piezoelektrický ultrazvukový generátor.
2. Princip piezoelektrického ultrazvukového generátoru
Piezoelektrický ultrazvukový generátor ve skutečnosti pracuje s využitím rezonance piezoelektrických krystalů. Vnitřní struktura ultrazvukového generátoru je znázorněna na obrázku 1, který se skládá ze dvou piezoelektrických čipů a rezonanční desky. Když se na jeho dva póly přivede pulzní signál s frekvencí rovnou frekvenci vlastní oscilace piezoelektrického čipu, piezoelektrický čip bude rezonovat a přiměje rezonanční desku k vibracím, které vytvářejí ultrazvukové vlny. Naopak, pokud mezi dvěma elektrodami není aplikováno žádné napětí, když rezonanční deska přijímá ultrazvukové vlny, stlačí piezoelektrický čip, aby vibroval, přeměňuje mechanickou energii na elektrické signály a poté se stane ultrazvukovým přijímačem.
3. Základní princip ultrazvukového dálkoměru
Ultrazvukový vysílač vysílá ultrazvukové vlny v určitém směru a zároveň začíná měřit čas. Ultrazvukové vlny se šíří vzduchem a okamžitě se vracejí, když narazí na překážky. Ultrazvukový přijímač zastaví časování okamžitě, když přijme odražené vlny. Rychlost šíření ultrazvuku vzduchem je 340 m/s. Na základě času t zaznamenaného časovačem lze vypočítat vzdálenost (s) mezi bodem vyzařování a překážkou, která je s=340t/2. Jedná se o tzv. metodu měření vzdálenosti s časovým rozdílem.
Princip ultrazvukového měření vzdálenosti spočívá v použití známé rychlosti šíření ultrazvukových vln ve vzduchu k měření doby, kterou zvukové vlny po vyslání potřebují k odrazu zpět od překážek. Na základě časového rozdílu mezi vysíláním a příjmem se vypočítá skutečná vzdálenost od bodu vysílání k překážce. Je vidět, že princip ultrazvukového určování vzdálenosti je stejný jako u radaru.
