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1. अल्ट्रासोनिक जनरेटर
अल्ट्रासाउंड का अध्ययन और उपयोग करने के लिए, कई अल्ट्रासाउंड जनरेटर डिजाइन और निर्मित किए गए हैं। कुल मिलाकर, अल्ट्रासोनिक जनरेटर को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: एक है विद्युत साधनों के माध्यम से अल्ट्रासोनिक तरंगें उत्पन्न करना, और दूसरा है यांत्रिक साधनों के माध्यम से अल्ट्रासोनिक तरंगें उत्पन्न करना। विद्युत विधियों में पीज़ोइलेक्ट्रिक, मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव और इलेक्ट्रिक प्रकार आदि शामिल हैं; यांत्रिक तरीकों में गाल्ट बांसुरी, तरल सीटी और वायु प्रवाह रोटरी बांसुरी शामिल हैं। उनके द्वारा उत्पन्न अल्ट्रासाउंड तरंगों की आवृत्ति, शक्ति और ध्वनिक विशेषताएँ भिन्न होती हैं, इसलिए उनके उपयोग भी भिन्न होते हैं। वर्तमान में, सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला प्रकार पीज़ोइलेक्ट्रिक अल्ट्रासोनिक जनरेटर है।
2. पीजोइलेक्ट्रिक अल्ट्रासोनिक जनरेटर का सिद्धांत
पीजोइलेक्ट्रिक अल्ट्रासोनिक जनरेटर वास्तव में पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल की अनुनाद का उपयोग करके काम करता है। अल्ट्रासोनिक जनरेटर की आंतरिक संरचना चित्र 1 में दिखाई गई है, जिसमें दो पीजोइलेक्ट्रिक चिप्स और एक अनुनाद प्लेट शामिल हैं। जब पीजोइलेक्ट्रिक चिप की प्राकृतिक दोलन आवृत्ति के बराबर आवृत्ति के साथ इसके दो ध्रुवों पर एक पल्स सिग्नल लगाया जाता है, तो पीजोइलेक्ट्रिक चिप प्रतिध्वनित होगी और गुंजयमान प्लेट को कंपन करने के लिए प्रेरित करेगी, जिससे अल्ट्रासोनिक तरंगें उत्पन्न होंगी। इसके विपरीत, यदि दो इलेक्ट्रोडों के बीच कोई वोल्टेज लागू नहीं किया जाता है, तो जब गुंजयमान प्लेट अल्ट्रासोनिक तरंगें प्राप्त करती है, तो यह पीजोइलेक्ट्रिक चिप को कंपन करने के लिए संपीड़ित करेगी, यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करेगी, और फिर यह एक अल्ट्रासोनिक रिसीवर बन जाएगी।
3. अल्ट्रासोनिक रेंजफाइंडर का मूल सिद्धांत
अल्ट्रासोनिक ट्रांसमीटर एक निश्चित दिशा में अल्ट्रासोनिक तरंगें उत्सर्जित करता है और उसी समय समय शुरू करता है। अल्ट्रासोनिक तरंगें हवा में फैलती हैं और बाधाओं का सामना करने पर तुरंत लौट आती हैं। परावर्तित तरंगें प्राप्त होने पर अल्ट्रासोनिक रिसीवर तुरंत समय बंद कर देता है। हवा में अल्ट्रासाउंड की प्रसार गति 340m/s है। टाइमर द्वारा रिकॉर्ड किए गए समय t के आधार पर, उत्सर्जन बिंदु और बाधा के बीच की दूरी की गणना की जा सकती है, जो s=340t/2 है। यह तथाकथित समय अंतर दूरी माप पद्धति है।
अल्ट्रासोनिक दूरी माप का सिद्धांत ध्वनि तरंगों को उत्सर्जित होने के बाद बाधाओं से वापस प्रतिबिंबित करने में लगने वाले समय को मापने के लिए हवा में अल्ट्रासोनिक तरंगों की ज्ञात प्रसार गति का उपयोग करना है। उत्सर्जन और रिसेप्शन के बीच के समय के अंतर के आधार पर, उत्सर्जन बिंदु से बाधा तक की वास्तविक दूरी की गणना की जाती है। यह देखा जा सकता है कि अल्ट्रासोनिक रेंजिंग का सिद्धांत रडार के समान ही है।
