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超声波应用
来源:delsys表面肌电脑电分析系统_EMG_EEG_人因工程 | 发布时间:2016/4/29 15:05:25 | 浏览次数:

脉冲反射模式超声波设备用于机器人技术、运输工具安全及控制系统、物体识别系统以及其它远距离测距设备。传感器在目标方向上提供高分辨率,并通过测量从发射到接收所经时间来确定到物体的距离。不象压电陶瓷和静电感应器件那样,压电薄膜能够发出极短的脉冲(因它有较低的品质因数),使得同一器件既可用作发射器也可用作接收器,甚至在传感器近场。

很容易制做多个压电薄膜单元,如图62。为,可以通过设计这些圆柱形单元(长度、弯曲半径、单元数目)的几何形状控制方向性模式和声音特性。已制出了工作频率为40~200KHz的传感器。ElotechGmbH报告指出在1米处,传感器灵敏度的平均值在接收模式时(噪声小于1uV)为0.2~1mV/Pa,发射模式时为20~50mPa/V。脉冲反射模式下的最小测量距离是30毫米。主波束的宽度小于10度且
最大单边波瓣振幅在60KHz处下降12Db时可
测量到15米的距离。单个和多个单元传感器
方向性模式的例子示于图63。

多个单元也可用于扫描物体而无须移动传感器。传感器内的每个单元可被顺序激活,就象超声波阵列那样。

这些超声波空气测距单元的应用包括卡车和农机具运输安全系统的警报设备,和高速公路交通密度的监视系统。压电薄膜传感器阵列的另一极端应用是测量现代飞机机架结构的间隙尺寸以改进叠层间的配合。压电薄膜阵列已制成并通过测试可测出空气间隙,在厚达5cm的厚度上分辨率可达25um。这些有发射器和接收单元在2.5cm中心上30X30cm阵列的工作频率为3.5MHz。
 
音响
扬声器

压电薄膜最早的应用之一是先锋电子公司开发的立体声高频扬声器(图64)和头戴式耳机。由于在电极可靠性和引线连接及封装技术方面进行了改进,在这些应用方面又有了更强烈的兴趣。GalloAcoustics开发了一种52um厚的压电薄膜圆柱体的高保真全向高频扬声器,该高频扬声器在2kHz以下衰减,特性如下:

    高频时水平方向发散角为330度,是常规高频扬声器的10倍。
    极宽的动态范围。
    线性频率响应
    极快的输入脉冲响应,真实再现高频部分。
已开发出新型的高频扬声器。这些设备利用了压电薄膜的薄、轻、一致的自然特性。实例包括用于吹制件(如气球和吹气玩具)的扬声器,服饰扬声器(包括头戴听筒)以及用于杂志广告、贺卡和邮寄品的薄膜扬声器。

麦克风

将压电薄膜固定在保持环上或装在一底盘孔上可制成优质的麦克风。在设计中采用支撑使压电薄膜稍微偏离中轴线,用泡沫衬垫、小支柱、撑条或类似结构使压电薄膜有轻微的曲率半径。薄膜的自支撑圆柱曲面也可产生偏置,但通常不这样用。使麦克风灵敏度和电声效果最佳的典型压电薄膜曲率半径为Ro=25mm,与静电麦克风结构类似。

Sennheiser报告了Ro=25mm时,典型的25mm直径泡抹衬垫压电薄膜麦克风的频率响应。对垂直于薄膜方向的声压入射,在1KHz时测得的器件自由场灵敏度在1V/Pa时为~58dB。声压级超过122dB时谐波失真仅不到1%,且在更高频率范围时没有显著升高。

压电薄膜制作的麦克风成本低,但更重要的是固有的防潮性,这是与静电型麦克风不同的。

静电麦克风占有市场是因为通过极大批量的生产而获得低成本。尽管如此,压电薄膜麦克风正在寻找那些在设计中环境稳定性是关键点的应用。防水麦克风已开始供应潜水员,经得住完全浸泡在盐水中而不损坏。
 

 
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