灵科超声波换能器应用及常见问题解决方法
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超声波换能器应用及常见问题解决方法

发布者:  灵科超声波   发布时间:2020/6/3 8:55:38

超声波换能器的应用十分广泛,它按应用的行业分为工业、农业、交通运输、生活、医疗及军事等。按实现的功能分为超声波加工、超声波清洗、超声波探测、检测、监测、遥测、遥控等;按工作环境分为液体、气体、生物体等;按性质分为功率超声波、检测超声波、超声波成像等。

1、压电陶瓷变压器

压电陶瓷变压器是利用极化后压电体的压电效应来实现电压输出的。其输入部分用正弦电压信号驱动,通过逆压电效应使其产生振动,振动波通过输入和输出部分的机械耦合到输出部分,输出部分再通过正压电效应产生电荷,实现压电体的电能-机械能-电能的两次变换,在压电变压器的谐振频率下获得最高输出电压。与电磁变压器相比,这具有体积小,质量轻,功率密度高,效率高,耐击穿,耐高温,不怕燃烧,无电磁干扰和电磁噪声,且结构简单、便于制作、易批量生产,在某些领域成为电磁变压器的理想替代元件等优点。此类变压器用于开关转换器、笔记本电脑、氖灯驱动器等。


2、超声波马达

超声波马达是把定子作为换能器,利用压电晶体的逆压电效应让马达定子处于超声波频率的振动,然后靠定子和转子间的摩擦力来传递能量,带动转子转动。超声波马达体积小,力矩大,分辨率高,结构简单,直接驱动,无制动机构,无轴承机构,这些优点有益于装置的小型化。超声波马达广泛应用于光学仪器、激光、半导体微电子工艺、精密机械与仪器、机器人、医学与生物工程领域。

3、超声波清洗

超声波清洗的机理是利用超声波在清洗液中传播时的空化、辐射压、声流等物理效应,对清洗件上的污物产生的机械起剥落作用,同时能促进清洗液与污物发生化学反应,达到清洗物件的目的。超声波清洗机所用的频率根据清洗物的大小和目的可选用10~500kHz,一般多为20~50kHz。随着超声波换能器频率的增加,可采用郎之万振子、纵向振子、厚度振子等。在小型化方面,也有采用圆片振子的径向振动和弯曲振动的。超声波清洗在各种工业、农业、家用设备、电子、汽车、橡胶、印刷、飞机、食品、医院和医学研究等行业得到了越来越广泛的应用。


4、超声波焊接

超声波焊接有超声波金属焊接和超声波塑料焊接两大类。其中超声波塑料焊接技术已获得较为普遍的应用。它是利用换能器产生的超声振动,通过上焊件把超声振动能量传送到焊区。由于焊区即两焊件交界处声阻大,所以会产生局部高温使塑料熔化,在接触压力的作用下完成焊接工作。超声塑料焊接可方便焊接其他焊接法无法焊接的部位。另外,还节约了塑料制品昂贵的模具费,缩短了加工时间,提高了生产效率,有经济、快速和可靠等特点。

5、超声波加工

把微细磨料随超声波加工工具一起以一定静压力加在工件上,就能加工出与工具相同的形状。加工时换能器需在15~40kHz的频率下,产生15~40微米的振幅。超声波工具使工件表面的磨料以相当大的冲击力连续冲击,破坏超声辐射部位,使材料破碎而达到去除材料的目的。超声波加工主要应用于宝石、玉器、大理石、玛瑙、硬质合金等脆硬材料的加工以及异型孔和细深孔的加工。此外,在普通切削工具上加超声波换能器振动时,也可起到提高精度和效率的作用。


6、超声波减肥

利用超声波换能器的空化效应和微机械振动,将人体表皮下多余的脂肪细胞破碎、乳化后排出体外,达到减肥、塑形的目的。这是国际上90年代发展起来的一项新技术。意大利的Zocchi首次将超声去脂用于床,并获得成功,为整形、美容开创了先河。超声去脂技术在国内外得以迅速发展。

7、超声波育种

对植物种子进行适当频率和强度的超声波照射,可提高种子的发芽率,降低霉烂率,促进种子的生长,提高植物生长速度。据资料介绍,超声波可使某些植物种子生长速度提高2~3倍。


一、超声波换能器使用中的常见问题

超声波焊接有超声波金属焊接和超声波塑料焊接两大类。其中超声波塑料焊接技术已获得较为普遍的应用。它是利用换能器产生的超声振动, 通过上焊件把超声振动能量传送到焊区。由于焊区即两焊件交界处声阻大, 所以会产生局部高温使塑料熔化, 在接触压力的作用下完成焊接工作。超声塑料焊接可方便焊接其他焊接法无法焊接的部位。另外, 还节约了塑料制品昂贵的模具费, 缩短了加工时间, 提高了生产效率, 有经济、快速和可靠等特点。

常见的问题

1、超声波换能器的晶片开裂、无力、易过载、电极片打火、电极片开裂、发热严重、怪声、漏波、晶片错位等

出现这类情况大致由于以下3种原因导致的

第一、超声波发生器(超声波电源或超声波电箱)或模具(超声波焊头/焊头)及装配有问题。

解决办法:检查这些部件安装是否存在问题,如果还是找不到原因,可以联系我们在线技术人员帮你解答,排查并解决问题。


第二、换能器、增幅器有问题。

解决办法:这种情况发生的可能性比较小,但是也会发生,

第三、双方的产品都没有问题,电容量和频率不匹配。

这是最常见的情况,若输入匹配不好,则表现为换能器无力,焊不牢。会造成换能器会过载,导致晶片错位开裂,破碎,螺杆断,铝裂或烧电箱功率管等情况。不过现在超声波设备都安装了自动检测,和过载保护报警装置,能有效的防止设备损坏的可能性。

解决办法:必须配置同频率超声波发生器、换能器、焊头在一起使用。

2、换能器无力,焊不牢;重者换能器发热严重

如前所述 因为陶瓷片是绝缘体,你几乎可以理解为换能器是不通电的,它只是相当于一个电容器。要使换能器工作,实际上是通过驱动电路对它施加交流高电压,让换能器的电容充放电。压电陶瓷片在交变电场的作用下做同步伸缩变形,形成了整个换能器的纵向振动,从而带动变幅杆和模具振动。所以,若电容匹配不好,轻者是换能器无力,焊不牢;重者换能器发热严重,烧电极片、烧电源的大功率管。

解决办法:匹配好电容

3、换能器电极片(耳朵)振裂或烧掉

而且随着长时间连续工作,换能器的温度会升高,导致电容也会升高且变化量可能会超过 50% ,若不能将电容有效地匹配掉,就会造成回路中电流电压相位差很大,功率因素很低,虚功高。看看电流很大,但换能器没力,易发热,且电源的功率器件也容易发热损坏。一般换能器电极片(耳朵)振裂或烧掉很可能就是由此引起的。

解决办法:暂停使用,等到设备冷却后在开机工作,一般不是连续发震,超负荷工作的这种情况出现的比较少。




标签:超声波加工、超声波清洗、超声波探测、检测、监测、遥测、遥控
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