Возбуждение пьезокерамики (УЗ преобразователь), 200-250 В, 1-2 Мгц частота Опции

[bullit]

Доброго времени суток всем!

Есть пьезокерамика (ПК). Необходимо "излучить" 1-2 периода зондирующего импульса.
Резонансная частота 1-2 Мгц. Напряжение 100-250 В.
Механически (акустически) преобразователь задемпфирован. Но получит с него короткий импульс не удается. Минимум 4-6 периодов. А это очень много.
Ведь в дефектоскопах и толщиномерах достигается короткий импульс, но как... не пойму.

Сейчас делаю просто: источник высоко напряжения - полевик - пьезокерамика с параллельным резистором. Преобразователь совмещенный, т.е. он же приёмник. Т.е. одна точка ПК к земле нужно для усилка.
Проблемы две: 1) собственные колебания керамики в диапазоне частот 300-700 кГц. 2) длинный "хвост" (после возбуждения) (15-50 мкс) 3) сам зондирующий импульс длинный.

Возможно конечно не достаточно хорошо демпфирован сам преобразователь... но как узнать что именно.
Кто сталкивался? Как правильно возбуждать ПК?

Заранее большое спасибо!

[bullit]

любая масса на керамике только уменьшает его - соответственно 5-6 периодов которые Вы наблюдаете это механические колебания

Конечно демпфирующий импульс не помешает, но основное внимание нужно уделить механике - стараться получить минимальную задемпфированную массу

Механические колебания самой керамики? или демпфера? что-то я запутался...
Как это масса мешает? Ведь как я понимаю, основная задача демпфера, это высокое акустическое сопротивление, которое выше или равно самой керамики.
Или я не прав??? По какому принципу выбирать и демпфировать керамику?

Включать в противофазе можно, но так тяжело подобрать время "включения" и удержания, что... гемор короче...

[jam]

Механические колебания самой керамики? или демпфера? что-то я запутался...

Колебания керамики вместе с демпфером. Конструкция демпфера должна быть симметричной, чтоб не возникали крутильные и прочие колебания.

Как это масса мешает? Ведь как я понимаю, основная задача демпфера, это высокое акустическое сопротивление, которое выше или равно самой керамики.
Или я не прав??? По какому принципу выбирать и демпфировать керамику?

Представте себе два связанных колебательных контура с коэффициентом индуктивной связи 0.3 (как трансформатор). Явно , что даже если закоротить первичную обмотку - то вторичная будет совершать колебания. При Е33 0.3 это будет грубо говря 3 колебания. Если увеличить массу, запасённая механическая энергия увеличится, а энергия запасённая в элекрическом поле керамики останется неизменной, что и приводит к уменьшению электромеханической связи. Это касается электрического демпфирования. Понятно , что таким образом короткого импульсa не получить.
Остаётся ещё механическое демпфирование - это должен быть плотный низкодобротный материал. На практике занимался обратной задачей - получения минимальных потерь, но по ощущениям, материал должен быть с плотностью как у керамики (3.5г\см3). Керамику нужно выбирать по максимальному E33.

[bullit]

Колебания керамики вместе с демпфером. Конструкция демпфера должна быть симметричной, чтоб не возникали крутильные и прочие колебания.

Если я не ошибаюсь (поправьте меня), чем больше масса демпфера, тем ниже его механическая частота, отсюда: если 1МГЦ керамику закрепить например к подошве ботинка , то вроде как колебания в подошве от керамики не должны быть. Другое дело не каждый ботинок демпфер. Как я понимаю необходимо иметь демпфер с акустическим сопротивлением больше, чем сама керамика. И с высоким затуханием УЗ колебаний. К сожелению в литературе этот момент как-то расплывчато описан.
И как я понял все эти хвосты от механики, не более чем акустические колебания в самой керамике. ну + емкость конечно. А как сделать так чтоб "звуки" в керамике не бегали? Правильно: в месте контакта керамика-демпфер, должно быть высокое затухание или поглощение полное в демпфер.

Народ, если я не прав Вы мне скажите. А то я могу очень сильно "заблудиться".

По поводу

Хвост это не шумы а помеха. Она пропорциональна сигналу и зависит не столько от амплитуды зондирования, сколько от ультразвуковой изоляции излучателя/приемника. А вот смотреть дальше и глубже это позволит

Что за "ультразвуковая изоляция излучателя/приемника"? Что Вы понимаете под этим?

[jam]

Если я не ошибаюсь (поправьте меня), чем больше масса демпфера, тем ниже его механическая частота, отсюда: если 1МГЦ керамику закрепить например к подошве ботинка , то вроде как колебания в подошве от керамики не должны быть. Другое дело не каждый ботинок демпфер. Как я понимаю необходимо иметь демпфер с акустическим сопротивлением больше, чем сама керамика. И с высоким затуханием УЗ колебаний. К сожелению в литературе этот момент как-то расплывчато описан.

Тут важно волновое сопротивление среды - есть в справочниках, считается как отношение плотности к скорости звука. Что бы не было отражения от границы сред , волновое сопротивление должно быть равно, при этом будет наилучшее демпфирование. Поскольку скорость звука в демпфирующих материалах низка, то для этого требуется плотность выше , чем у керамики.
Мне сложно оценить какой демпфер нужен, поскольку этой темой не занимался, но наверное что-то композитное со свинцом.Из плотных материалов свинец имеет уникально плохие акустические свойства, что в данном случае полезно.
А кроме нижней резонансной частоты есть ещё и гармоники - доводилось вот видеть сотни мегагерц...
Если добротность материала демпфера больше чем у керамики (80), то с увеличением массы "демфера" общая добротность системы будет возрастать . Однако конструкция демпфера важней чем материал - но ничего конкретного подсказать не берусь - сложное это дело - когда занимался ультразвуком, то все догадки приходилось проверять на практике и результаты были в основном от неожиданных до непонятных.Пришлось даже программу писать для расчёта, что бы как-то это всё осмыслить - но на ваших частотах ничего так просто не посчитать, поскольку волновые уравнения дают приемлимые результаты только до четверти длины волны в сечении керамики ( это доли миллиметра на этих частотах) - далее только метод конечных элементов. Акустические свойства сильно зависят от геометрии , поэтому в литературе можно найти только скорость звука в тонком стрежне, волновое сопротивление и добротность для лонгитудинальных колебаний на разных частотах.
Хотя подождём, что за книжки выдаст alexkok.
ps Как считается волновое сопротивление уже запамятовал - надо книжки смотреть,может быть и как произведение или корень из него.... помню лишь что плотность и скорость звука...

[alexkok]

Тут важно волновое сопротивление среды - есть в справочниках, считается как отношение плотности к скорости звука. Что бы не было отражения от границы сред , волновое сопротивление должно быть равно, при этом будет наилучшее демпфирование. Поскольку скорость звука в демпфирующих материалах низка, то для этого требуется плотность выше , чем у керамики.

В акустике используют в качестве трансформаторов рупоры, вероятно и тут можно применить.

Хотя подождём, что за книжки выдаст alexkok.

Положил сюда: slil.ru/28024621 slil.ru/28024627

[jam]

В акустике используют в качестве трансформаторов рупоры, вероятно и тут можно применить.

Положил сюда: slil.ru/28024621 slil.ru/28024627

Рупоры как и трансформаторы на П-контуре требуют высокой добротности.