عنوان

مقایسه تاثیر اشکال مختلف هندسی المان ها بر فشار آکوستیکی نقطه فوکوس ترنسدیوسر التراسونیک آرایه فازی

Number

پ۲۹۷۰۹

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

مقایسه تاثیر اشکال مختلف هندسی المان ها بر فشار آکوستیکی نقطه فوکوس ترنسدیوسر التراسونیک آرایه فازی

First Statement of Responsibility

هادی تابنده

Name of Publisher, Distributor, etc.

مهندسی برق و کامپیوتر

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۲

Specific Material Designation and Extent of Item

۶۲ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مهندسی برق گرایش افزاره‌های میکرو و نانوالکترونیک

Date of degree

۱۴۰۲/۰۶/۱۸

Text of Note

هدف از انجام این تحقيقات دستیابی به پیزوهای عملگر مناسب برای چند طراحی متداول ترنسدیوسر التراسونیک می‌باشد. طرح‌های مختلفی در تولید مبدل وجود دارد که هرکدام بسته به نوع عملکردشان به ویژگی های خاصی از پیزوهای تشکیل دهنده ازجمله عمق نقطه کانونی، شعاع لوب اصلی، لوب‌های جانبی، برد فرمان الکترونیکی در فضای سه بعدی و میزان فشار اکوستیک در ناحیه کانونی نیاز دارند.در این پژوهش سعی بر این شده است تا برای چند روش مرسوم در ساخت مبدل التراسونیک، با توجه به نیازها و محدودیت‌های طراحی مثل فرکانس کاری، میزان انحنا، تعداد عملگر، فاصله بین عملگرها، اندازه عملگر و قطر مبدل و غیره، پیزوهای مختلف بررسی گردد و مزایا و معایب هرکدام مورد ارزیابی قرار گیرد.ابتدا اشکال مختلف هندسی را برای سطح مقطع یک المان پیزوالکتریک مورد بررسی قرار میدهیم تا مناسب ترین شکل را برای دریافت بیشترین خروجی فشار آکوستیک در واحد پاسکال بدست آوریم. سپس پیزو توخالی با اشکال مختلف هندسی شبیه سازی کرده و مشابه قسمت اول، پیزوی که شکل هندسی سطح مقطع آن بیشترین خروجی فشار آکوستیک را ایجاد کند را معرفی میکنیم. در ادامه پیزو استوانه ای با شکل هندسی که برای سطح مقطع آن از فصل اول بدست امده را با یک پیزو عملگر استوانه ای با سطح مقطع محدبی شکل مقایسه میکنم. در نهایت در دو بخش اصلی کانون نزدیک و کانون دور پیزوهای مقعر بررسی شدند. ابتدا برای کانون نزدیک پیزو مسطح با پیزو مقعر طراحی شده برای این فصل مقایسه گردید. در بخش کانون دور نیز این پیزو مقعر با نقطه کانونی طبیعی متناسب با کانون دور بررسی شد. سپس در اندازه شعاع برابر سه پیزو مسطح و محدب و مقعر مقایسه میشوند و مزایا و معایب آنها شرح داده میشود در پایان نیز اشاره ای به اثر اندازه شعاع و میزان تقعر پیزو مقعر روی عمق کانون طبیعی، میزان باریکی لوب اصلی و میزان لوبهای کناری میشود و یک مورد پیزو مقعر با نقطه کانون طبیعی 6 سانتیمتری و شعاع لوب اصلی نیم میلیمتری معرفی میشود که لوب کناری اول آن با سطح 29 درصد لوب اصلی در داخل شعاع 1 میلیمتری از محور انتشار پیزو قرار گرفته و سطح لوب کناری دوم 18 درصد لوب اصلی میباشد

Text of Note

The purpose of conducting this research is to obtain suitable actuator elements for some common designs of ultrasonic transducers. There are different designs for transducers, each of which, depending on their function, requires specific features of the constituent elements, such as depth of focal point, radius of main lobe, side lobes, electronic steering range in the three-dimensional space, and acoustic pressure in the focal area.In this research, an attempt has been made to investigate various elements for several conventional methods in the construction of ultrasonic transducers, according to the needs and limitations of the design, such as operating frequency, radius of curvature, number of elements, space between elements, element size and diameter of the transducer, etc. and evaluate the advantages and disadvantages of each.First, we examine different geometric shapes for the cross-section of a piezoelectric element in order to obtain the most suitable shape to obtain the maximum acoustic pressure output in pascal unit. Then, the second element, which is ring shape, is simulated with different geometrical shapes, and similar to the first part, we introduce the element that creates the maximum acoustic pressure output.In the following, we will evaluate the cylindrical element with the geometric shape obtained from the first chapter, and also design a cylindrical actuator element with a convex cross-section in this chapter and compared this two elements with each other.Finally, concave elements were checked in two main parts, near focus and far focus. First, for near focus, the flat element was compared with the concave element designed for this chapter. In the far focus section, a concave element with a natural focus point near to our far focus is checked out.Then, three flat, convex, and concave elements are compared in terms of equal radius, and their advantages and disadvantages are explained. At the end, there is a reference to the effect of the radius size and concavity of the concave element on the depth of natural focus, the narrowness of the main lobe, and level of side lobes. And a case of concave element with a natural focus point of 6 cm and a main lobe radius of half a millimeter is introduced, the first side lobe with 29% of the main lobe pressure is placed within a radius of 1 mm from the axis perpendicular to the piezo center, and level of the second side lobe is 18% of the main lobe.

Variant Title

Comparison of the effect of different geometrical shapes of elements on the acoustic pressure of phased array ultrasonic transducer’s focal point

Entry Element

‏تابنده،

Part of Name Other than Entry Element

هادی‏

Relator Code

تهیه کننده

Entry Element

بهرامی،

Part of Name Other than Entry Element

منوچهر‏

Dates

استاد راهنما

Entry Element

‏تبریز