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1.超音波発生器
超音波を研究し利用するために、多くの超音波発生器が設計、製造されてきました。全体として、超音波発生器は 2 つのカテゴリに分類できます。1 つは電気的手段で超音波を発生させるもの、もう 1 つは機械的手段で超音波を発生させるものです。電気式には圧電式、磁歪式、電気式などがあります。機械的な方法には、ガルトフルート、液体ホイッスル、気流回転フルートなどがあります。発生する超音波の周波数、パワー、音響特性が異なるため、用途も異なります。現在、最も一般的に使用されているタイプは圧電超音波発生器です。
2. 圧電超音波発生器の原理
圧電超音波発生器は、実際には圧電結晶の共振を利用して動作します。超音波発生器の内部構造を図 1 に示します。超音波発生器は 2 つの圧電チップと 1 つの共振板で構成されます。圧電チップの固有振動周波数と等しい周波数のパルス信号がその 2 つの極に印加されると、圧電チップが共振して共振板を振動させ、超音波を生成します。逆に、2つの電極間に電圧が印加されていない場合、共振板が超音波を受信すると、圧電チップが圧縮されて振動し、機械エネルギーが電気信号に変換され、超音波受信器となります。
3. 超音波距離計の基本原理
超音波発信機は一定方向に超音波を発信し、同時に計時を開始します。超音波は空気中を伝播し、障害物に遭遇するとすぐに戻ってきます。超音波受信機は反射波を受信すると直ちに計時を停止します。超音波の空気中の伝播速度は340m/sです。タイマーによって記録された時間 t に基づいて、放出点と障害物の間の距離 (s) を計算できます。これは s=340 t/2 です。いわゆる時差距離測定法である。
超音波距離測定の原理は、空気中の超音波の既知の伝播速度を利用して、音波が放射されてから障害物から反射するまでの時間を測定することです。発射と受信の時間差に基づいて、発射点から障害物までの実際の距離を計算します。超音波測距の原理はレーダーの原理と同じであることがわかります。
