مطالعه عددی تاثیر پارامترهای هندسی بر فشار آکوستیکی ناحیه تمرکز ترانسدیوسر آرایه فازی خطی آلتراسونیک

ترانسدیوسرهای آرایه فازی به دلیل ویژگی منحصربه فردی که دارند در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می گیرند. بکارگیری این نوع ترانسدیوسرها در تست های غیرمخرب برای شناسایی عیوب مانند تخلخل و ترک و همچنین اندازه گیری تنش، در پزشکی جهت عکس برداری و درمان بیماری ها و در ناوبری و فاصله یابی صوتی (سونار) برخی از کاربردهای این سیستم می باشد. یکی از ویژگی های مهم این ترانسدیوسر نسبت به دیگر ترانسدیوسرها، قابلیت تمرکز امواج در هر فاصله و زاویه ای می باشد. هدف اصلی در این مقاله، بررسی پارامترهای هندسی یک ترانسدیوسر آرایه فازی خطی با تعداد 8 المان پیزوالکتریک مانند عرض و ضخامت المان ها، فاصله بین آن ها و همچنین فرکانس کاری مناسب و ولتاژ تحریک المان ها بر فشار آکوستیکی ناحیه تمرکز با استفاده از روش عددی می باشد. ابتدا جهت صحت سنجی، رفتار یک المان به صورت تجربی با روش عددی مقایسه شد. فشار آکوستیکی در راستای محور کریستال با استفاده از دو روش تجربی و عددی اندازه گیری شد. آزمایش های تجربی، صحت تخمین رفتار ترانسدیوسر را در رابطه با فشار آکوستیکی تائید نمود. فرکانس کاری و شکل مود مناسب یک المان پیزوالکتریک دیسکی شکل با قطر 53 میلی متر و ضخامت 5 میلی متر با استفاده از روش المان محدود محاسبه شد؛ مود شعاعی اول در فرکانس 45649 هرتز به عنوان مود و فرکانس کاری مناسب در نظر گرفته شد. الگوریتم مورد نیاز جهت بدست آوردن تاخیر زمانی هر المان به منظور تمرکز امواج در قالب یک برنامه کامپیوتری تدوین گردید و صحت آن با استفاده از روش المان محدود بررسی شد. همانطور که انتظار می رفت، فشار آکوستیکی در ناحیه تمرکز به دلیل برهم نهی امواج در یک بازه زمانی، بیشتر از حالتی می باشد که تمام کریستال ها همزمان تحریک گردد.