لماذا نستخدم محولات الطاقة فوق الصوتية؟
تُستخدم محولات الطاقة فوق الصوتية عالية القدرة (مثل محولات FUNSONIC) على نطاق واسع في صناعة الموجات فوق الصوتية. تولد السيراميك الكهروإجهادية عالية الجودة موجات فوق صوتية داخل المحول، والتي يتم تضخيمها إلى أعلى تردد للجهاز وتُحدث اهتزازات في الوسط المستهدف.
يُعدّ موضع مجموعة السيراميك الكهروإجهادي عنصرًا أساسيًا في تصميم محولات الطاقة الأمثل. ينتمي السيراميك الكهروإجهادي إلى مجموعة المواد الكهروضوئية، التي تتميز بخصائص كهربائية وميكانيكية ومغناطيسية. تحوّل محولات الطاقة فوق الصوتية الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، ويغطي نطاق عملها ترددات تتراوح من التيار المستمر إلى عدة ميغاهرتز. بالنسبة لتطبيقات انبعاث الموجات فوق الصوتية (الترددات التي تتجاوز نطاق السمع البشري)، تعمل محولات الطاقة فوق الصوتية بالرنين، بترددات رنين نموذجية تتراوح بين 200 كيلوهرتز و10 ميغاهرتز. تستطيع محولات الطاقة فوق الصوتية الكهروإجهادية التقاط حتى أدنى تقلبات الضغط وتحويلها إلى إشارات كهربائية.
ما هي استخدامات محولات الطاقة فوق الصوتية؟
المحوّل فوق الصوتي (المستشعر) هو جهاز يُستخدم لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية أو العكس. يُعدّ ملف الصوت أحد أكثر المحوّلات شيوعًا، ويُستخدم في مكبرات الصوت المنخفضة التردد (ووفر) ومعظم مكبرات الصوت الأخرى. تُحوّل الطاقة الكهربائية إلى حركة ميكانيكية، والتي بدورها تُحوّل إلى موجات صوتية. تُعدّ أجهزة التنظيف فوق الصوتية، وأجهزة الرشّ فوق الصوتية، ومجسات الموجات فوق الصوتية أمثلة على استخدامات المحوّلات فوق الصوتية. تشمل هذه الاستخدامات، على سبيل المثال لا الحصر، تلك الموجودة في الصناعة العلمية، والأتمتة الصناعية، والزراعة وتربية الحيوانات، وحماية البيئة، والجيش. يستخدم كل مستشعر ركن سيارة محوّلًا فوق صوتيًا كهرضغطياً لقياس المسافة؛ كما تُستخدم المحوّلات فوق الصوتية الكهرضغطية أيضًا لتنبيه السائقين إلى وجود قيود من خلال إصدار صوت طنين.
لماذا نستخدم محولات الطاقة فوق الصوتية؟
تُوفر محولات الطاقة فوق الصوتية مزايا عديدة مقارنةً بأنواع المحولات الأخرى. فهي تعتمد كليًا على مواد كهرضغطية صلبة، وغالبًا ما تكون سيراميك كهرضغطي مُصنّع، يتغير شكله عند تطبيق جهد كهربائي. يُعرف هذا بالتأثير الكهرضغطي العكسي. في المقابل، عند تطبيق إجهاد ميكانيكي على محول الطاقة الكهرضغطي، فإنه يُولد شحنة كهربائية، ويُعرف هذا أيضًا بالتأثير الكهرضغطي المباشر. وقد لاحظ الأخوان كوري هذا التأثير الكهرضغطي لأول مرة منذ أكثر من مئة عام. تُستخدم محولات الطاقة فوق الصوتية الكهرضغطية عادةً في تحديد الموقع بالصدى باستخدام السونار فوق الصوتي، ومستشعرات المسافة، ومستشعرات التدفق، ومستشعرات المستوى، وغيرها. تعمل محولات الطاقة فوق الصوتية في وضع الإرسال والاستقبال، حيث تقيس الوقت أو قوة الإشارة وتحولها إلى قياس. تشمل بعض مزايا محولات الطاقة فوق الصوتية الكهرضغطية صغر الحجم، والمتانة، وتعدد الأحجام والأشكال، وعدم الحاجة إلى الصيانة، وطول عمر الخدمة، وسهولة التحكم.