如何判斷超聲波振子是否正常

時間：2020-04-27

作者：深圳市鵬盛**貿(mào)易有限公司

超聲波振子又稱超聲波振動子，行業(yè)內(nèi)將換能器與變幅桿連接后的整體叫做振動子。超聲波振子由壓電陶瓷的壓電效應實現(xiàn)電能與機械能(聲波振動)的相互轉換，并通過聲阻抗匹配的前后輻射蓋塊進行放大的器件。

超聲波振子由超聲波換能器和超聲波變幅桿組成。超聲波換能器是一種能把高頻電能轉化為機械能的裝置，超聲波變幅桿是一個無源器件，本身不產(chǎn)生振動，只是將超聲波換能器輸入的振動改變振幅后再傳遞出去，完成了阻抗變換。

1)參數(shù)：

用阻抗分析儀可以評定壓電陶瓷片、壓電換能器、整個振動系統(tǒng)(換能器加上變幅桿、模具)等各種器件設備的性能優(yōu)劣。用阻抗分析儀分析超聲器件設備，較重要的幾個參數(shù)如下：

Fs：機械諧振頻率，即振動系統(tǒng)的工作頻率、設計中應盡可能接近期望值，并且必須與電源工作點匹配。

對于清洗機，超聲波振子的諧振頻率一致性越高越好。

對于塑焊機或超聲加工，變幅桿或模具設計不合理的情況下，超聲波振子的諧振頻率會偏離工作點。

R1：動態(tài)電阻，壓電超聲波振子串聯(lián)支路的電阻，在相同的支撐條件下越小越好。對于清洗或焊接超聲波振子來說，一般在5Ω～20Ω之間。如果太大的話，超聲波振子或振動系統(tǒng)工作會有問題，如電路不匹配或轉換效率低、超聲波振子壽命短。

Qm：機械品質因素，以電導曲線法確定，Qm=Fs/(F2-F1)，Qm越高越好，因為Qm越高，超聲波振子的效率越高;但Qm必須與電源匹配，Qm值太高時，電源無法匹配。

對于清洗超聲波振子來說，Qm值越高越好，一般來說，清洗超聲波振子的Qm要達到500～1000之間，太低的話，超聲波振子效率低，太高的話，電源無法匹配。

對于超聲焊接或加工來說，超聲波振子本身的Qm值一般在500～1000左右，整機系統(tǒng)在1500～3000，太低的話，振動效率低，但是也不能太高，因為Qm越高，工作帶寬越窄，電源難以匹配，即：電源難以工作在諧振頻率點，設備無法工作。

CT：自由電容，壓電器件在1kHz頻率下的電容值，此值和數(shù)字電容表測得的值是一致的。這個值減掉動態(tài)電容C1就可以得到真正的靜電容C0，C0=CT-C1。使用時要以電感對C0進行平衡。

在清洗機或超聲加工機器的電路設計中，正確地平衡C0可以提高電源的功率因素，使用電感平衡有兩種方法，并聯(lián)調(diào)諧和串聯(lián)調(diào)諧。

Fp：反諧振頻率，壓電超聲波振子并聯(lián)支路的諧振頻率，在這個頻率下，壓電超聲波振子的阻抗Zmax較大，如果反諧振阻抗Zmax很低，則超聲波振子有問題。

2) 圖形

阻抗分析儀提供五種坐標特性圖，其中對數(shù)特性圖對于壓電器件的檢測有重要的意義。壓電超聲波振子或振動系統(tǒng)的振動性能可以直接通過對數(shù)坐標圖進行判斷，比較直觀，很實用。

正常的情況下，導納圓為單圓，對數(shù)坐標圖只有一對較小值和較大值：

異常情況下導納圓圖上出現(xiàn)多個寄生小圓，對數(shù)坐標圖有多對較小值和較大值：

在以下的情況中，壓電陶瓷或換能器的導納圓與電導曲線會出現(xiàn)異常：

1)換能器在裝配時出現(xiàn)晶片裂。

2)壓電陶瓷本身有問題，如內(nèi)部分層。

3)超聲變幅桿、模具的設計或裝配出現(xiàn)問題。

4)換能器同心度差造成的應力桿周圍零件相碰。一般來說，導納曲線圖和參數(shù)互相有關聯(lián)，如果振子的導納曲線圖正常，則R1較低，Qm較高，反之如果振子的導納曲線圖異常，一般R1較大，Qm較小。

對于換能器來說，往往有很多諧振點，**振動、*二振動、*三振動等等，一般來說，**振動(一般為厚向振動模式，用戶所用模式)與*二振動相隔越遠越好，因為*二振動為其他模式的振動(如彎曲、扭轉等等)，在**振動模式工作的時候，*二振動也會產(chǎn)生振動，從而影響換能器壽命，它們隔得越遠，影響越小。

詞條
詞條說明
超聲波換能器
超聲波換能器為了確定換能器的工作狀態(tài),必須求出它的機械振動系統(tǒng)的狀態(tài)方程式和電路系統(tǒng)狀態(tài)方程式.換能器機械系統(tǒng)的狀態(tài)方程式 (簡稱為機械振動方程 )是換能器處于工作狀態(tài)時,描寫它的機械振動系統(tǒng)的力與振速的關系式,而電路系統(tǒng)的狀態(tài)方程式 (簡稱電路狀態(tài)方程式 )是描寫電路系統(tǒng)的振動特性的。由于換能器的機械系統(tǒng)和電路系統(tǒng)是互相耦合的,所以機械系統(tǒng)的振動會影響到電路的平衡,而電路的變化也會影響到機械系統(tǒng)
超聲波振動篩換能器是什么
超聲波振動篩換能器：一種能把高頻電能轉化為機械能的一種裝置，一般有磁致伸縮式和壓電陶瓷式。電源輸出到超聲波發(fā)生器，再到超聲波換能器，一般還要經(jīng)過超聲波導出裝置就可以產(chǎn)生超聲波了。超聲波振動篩換能器的組成：包括外殼、匹配層即聲窗、壓電陶瓷圓盤換能器、背襯、引出電纜，其特征在于它還包括陣列接收器，它由引出電纜、換能器、金屬圓環(huán)、橡膠墊圈組成。超聲波振動篩換能器的種類：可分為壓電換能器、夾心換能器、柱型
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超聲波換能器什么材料
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