Piezoelectric transducers convert electrical energy to mechanical energy and play a great role in ultrasound systems. Ultrasound power transducer performance is strongly related to the applied electrical excitation. To have a suitable excitation for maximum energy conversion, it is required to analyze the effects of input signal waveform, medium and input signal distortion on the characteristic of a high power ultrasound system (including ultrasound transducer). In this research, different input voltage signals are generated using a single-phase power inverter and a linear power amplifier to excite a high power ultrasound transducer in different medium (water and oil) in order to study the characteristic of the system. We have also considered and analyzed the effect of power converter output voltage distortions on the performance of the high power ultrasound transducer  using a passive filter

چکیده

ترانسدوسرهای پیزوالکتریک انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند و نقش مهمی را در سیستم های فراصوت بازی می کنند. عملکرد ترانسدوسر توان فراصوت شدیدا وابسته به تحریک الکتریکی اعمال شده است. داشتن تحریک مناسب برای حداکثر تبدیل انرژی، مستلزم تحلیل تاثیرات شکل موج سیگنال ورودی، واسطه و اعوجاج سیگنال ورودی روی مشخصه های سیستم فراصوت توان بالا (شامل ترانسدوسر فراصوت) می باشد. در این پژوهش، سیگنال های ولتاژ ورودی مختلفی با استفاده از متناوب ساز تک-فاز و تقویت کننده توان خطی برای تحریک ترانسدوسر فراصوت توان بالا در واسطه های مختلف (آب و روغن) به منظور بررسی مشخصه سیستم تولید شده است. همچنین تاثیر اعوجاج های ولتاژ خروجی مبدل توان روی عملکرد ترانسدوسر فراصوت توان بالا با استفاده از فیلتر پَسیو بررسی و تحلیل شده است.

1-مقدمه

پژوهش های زیادی روی رفتار پیزوالکتریک از سال 1880 انجام شده است، سالی که Pierre and Jacque Curie پدیده پیزوالکتریک را کشف کردند. رفتار شاخص دستگاه پیزوالکتریک محصور شدن در فرکانس تشدید خود می باشد و کارآمدترین راه برای پی بردن به مشخصات شاخص پیزوالکتریک تحلیل پاسخ فرکانسی امپدانس است [1]. استاندار IEEE برای پیزوالکتریک یک مدل مدار معادل پایه ای معرفی کرده است که سرامیک پیزوالکتریکی را در نزدیکی فرکانس تشدید توصیف می کند و با عنوان مدل ون دایک معروف است. این مدل اغلب با مشخصات تشدید الکترومکانیکی مدل اسیلاتورهای کریستال وفق داده شده است...