超聲波核心部件知識(shí)介紹課件

1、超聲波核心部件知識(shí)介紹1.1超聲波的定義聲音的頻率范圍是很寬的。但是一般只有在2020000Hz范圍內(nèi)的聲音才能引起人的聽(tīng)覺(jué),頻率高于20000Hz的聲波就叫超聲波。檢測(cè)超聲功率超聲信息載體能量載體金屬探傷水下定位醫(yī)學(xué)診斷微電子空化效應(yīng)機(jī)械效應(yīng)熱效應(yīng)化學(xué)效應(yīng)超聲波聲化學(xué)1.2換能器的定義超聲波換能器是實(shí)現(xiàn)電能、機(jī)械能或聲能從一種形式的能量轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量的裝置稱(chēng)為換能器，也稱(chēng)有源傳感器。其中最成熟可靠的是以壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能與聲能相互轉(zhuǎn)換的器件，稱(chēng)為壓電換能器。15kHz15kHz60kHz60kHz 聲波大功率超聲波頻段非大功率頻段2.1 大功率超聲波柱形換能器2.2換能器特性換能器是超

2、聲波設(shè)備的核心器件，其參數(shù)特性決定了整個(gè)設(shè)備的性能。超聲波換能器，除了磁致伸縮結(jié)構(gòu)以外就是常用的夾心式換能器。這種夾心換能器在負(fù)荷變化時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的超聲波，是獲得功率超聲波驅(qū)動(dòng)源的最基本最主要的方法。2.3換能器主要形式和應(yīng)用根據(jù)不同的設(shè)計(jì)超聲波換能器的形式主要有：1.柱型（NTK型） 2.倒喇叭型（必能信型） 3.鋼后蓋型 4.中間夾鋁片型主要適用于超聲波塑料焊接機(jī)、超聲波切割機(jī)、超聲波金屬焊接機(jī)，超聲波清洗機(jī)，超聲波聲化學(xué)設(shè)備等。2.4換能器組成1.中央壓電陶瓷元件 2.前后金屬蓋板 3.預(yù)應(yīng)力螺桿 4.電極片 5.絕緣管2.5換能器特點(diǎn)效率高：機(jī)械品質(zhì)因素高，在諧振頻率點(diǎn)工作可獲得極高的電

3、聲轉(zhuǎn)換效率;振幅大：振速比高，前蓋板振幅大，比普通換能器出力大25%;穩(wěn)定性好：正常使用下，換能器壽命20000小時(shí)以上;耐熱性好：諧振阻抗小、發(fā)熱量小、使用溫度范圍廣。2.6適用范圍適用于日本、臺(tái)灣等類(lèi)型的超聲波驅(qū)動(dòng)電源，可連續(xù)工作、間歇工作。適用于功率超聲的所有應(yīng)用方式。3.1超聲波設(shè)備的安全性(1)本設(shè)備對(duì)人體安全無(wú)輻射 超聲波是一種機(jī)械波，由于超聲波直接作用在液體中，超聲波透過(guò)液體、容器壁、空氣才能進(jìn)入人體中，這些界面的反射系數(shù)都大于90%，其進(jìn)入人體的超聲波總量極小，小于醫(yī)用B超的輻射強(qiáng)度。總所周知，B超是可以對(duì)胎兒使用的，超聲設(shè)備對(duì)人體是安全的。超聲波進(jìn)入液體的能量為100通過(guò)液體

4、傳遞到容器上的能量約為10通過(guò)容器傳遞到空氣中的能量約為1從空氣中進(jìn)入人體的能量約為0.013.2超聲波設(shè)備的安全性(2)超聲波與液體接觸會(huì)產(chǎn)生一定程度的噪聲 由于超聲波進(jìn)入液體中會(huì)產(chǎn)生空化效應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)生大量的噪聲，您所聽(tīng)到的噪聲不是超聲波，其頻率在1kHz左右，如果感覺(jué)噪聲強(qiáng)度太大，建議在設(shè)備使用時(shí)帶上耳塞。驅(qū)動(dòng)電源輸出信號(hào)為高壓 超聲波驅(qū)動(dòng)電源輸入為高壓信號(hào)，使用過(guò)程中需控制環(huán)境溫度、濕度及粉塵等，不可隨意拆卸設(shè)備，以防高壓觸電。 3.3換能器基礎(chǔ)知識(shí)（一）陶瓷片的顏色對(duì)使用性能有何影響？最常用的顏色是什么？答：市場(chǎng)上主要使用三種顏色的晶片，分別是黃、灰和黑色。黃色和灰色一般用于脈沖式工作

5、，其瞬間爆發(fā)率較好；而黑色一般用于連續(xù)性工作，連續(xù)工作的穩(wěn)定性較好。在使用上，建議您選擇和之前使用顏色相同的換能器，或根據(jù)您的使用情況，由我們向您推薦適合的換能器。3.3換能器基礎(chǔ)知識(shí)（二）換能器的頻率跟尺寸有什么關(guān)系？答：頻率越高長(zhǎng)度越短，直徑越大功率越大。3.3換能器基礎(chǔ)知識(shí)換能器的材料是什么？答：制作超聲波換能器常用的三種材料：鋁合金、鋼合金、鈦合金。3.3換能器基礎(chǔ)知識(shí)特殊需要的換能器，是否可以加工？答：可以定做加工。請(qǐng)將您的要求寫(xiě)下來(lái)，包括產(chǎn)品用途、尺寸、功率、效果、使用的目的等，通過(guò)傳真發(fā)給我們，我們會(huì)針對(duì)您的需要仔細(xì)討論，然后給您回復(fù)。3.3換能器基礎(chǔ)知識(shí)人體長(zhǎng)期接觸超聲波，有什

6、么危害？如何避免危害？答：沒(méi)有什么危害。首先超聲波是一種機(jī)械波，不是電磁波，不具有輻射污染，只要不去觸碰它，就不會(huì)有帶來(lái)什么影響；平時(shí)到醫(yī)院所接觸的彩超就是超聲波，胎兒都可以做彩超，可見(jiàn)超聲波對(duì)人體沒(méi)什么影響。所以不必?fù)?dān)心，正常使用即可。3.4倒喇叭換能器主要特點(diǎn)：效率高：機(jī)械品質(zhì)因素高，在諧振頻率點(diǎn)工作可獲得極高的電聲轉(zhuǎn)換效率。振幅大：經(jīng)電腦優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，振速比高，前蓋板振幅大。功率大：在預(yù)應(yīng)力螺桿的作用下，壓電陶瓷的能量得到最大程度的發(fā)揮。耐熱性好：諧振阻抗小、發(fā)熱量小、使用溫度范圍廣?？煽啃愿邏勖L(zhǎng)。3.4倒喇叭換能器3.4倒喇叭換能器和柱形換能器的不一樣的特性柱形換能器適和連續(xù)性工作

7、倒喇叭換能器的爆發(fā)性特別好，在瞬間的輸出振幅上可以很大。3.4超聲波換能器的使用須知1.試用效果不好怎么辦？2.匹配概念和操作3.各部件裝配的注意事項(xiàng)4.換能器使用溫度超聲波核心部件知識(shí)介紹杭州成功超聲設(shè)備有限公司演講人：華大成焊接夾心式壓電換能器焊接：專(zhuān)用于超聲波塑料焊接機(jī)為主的部件夾心：夾心式的結(jié)構(gòu)壓電：核心部件為壓電陶瓷換能器：能量轉(zhuǎn)換的部件換能器易做難精易做：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組成部件單一難精：組成部件精度要求高，裝配工藝復(fù)雜，一致性制作困難。換能器發(fā)展簡(jiǎn)史經(jīng)典聲學(xué)與樂(lè)器聲學(xué)與電學(xué)的結(jié)合產(chǎn)生了換能器壓電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)夾心式換能器的出現(xiàn)現(xiàn)代超聲換能器換能器分類(lèi)與命名規(guī)則換能器的聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)基本概念：

8、超聲波是聲波的一種，換能器是一種基本的聲學(xué)元件。基本參數(shù)（三個(gè)）：諧振頻率：換能器的諧振頻率動(dòng)態(tài)電阻：換能器機(jī)電等效電阻自由電容：換能器機(jī)電等效電容換能器的聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)基本概念：超聲波是聲波的一種，換能器是一種基本的聲學(xué)元件?；緟?shù)（三個(gè)）：諧振頻率：換能器的諧振頻率動(dòng)態(tài)電阻：換能器機(jī)電等效電阻自由電容：換能器機(jī)電等效電容換能器振動(dòng)的性質(zhì)和基本結(jié)構(gòu)超聲波本質(zhì)就是一種振動(dòng)換能器部件的重要性換能部件：壓電陶瓷的特性對(duì)換能器直接影響其他組件：中心螺桿、螺帽、閥體、閥蓋、電極片換能器的測(cè)量與分析方法測(cè)量需要專(zhuān)業(yè)設(shè)備小信號(hào)下基本參數(shù)的測(cè)量：頻率、電阻、電容等大功率下基本參數(shù)的測(cè)量：功率、振幅問(wèn)題來(lái)了為

9、什么沒(méi)有行業(yè)或者國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)？標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于我們行業(yè)的意義？功率超聲研究現(xiàn)狀 功率超聲換能器的研究興起上世紀(jì)80年代產(chǎn)品開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)階段上世紀(jì)90年代關(guān)注于改良換能器性能及各種振動(dòng)模態(tài)的上本世紀(jì)初 查閱過(guò)去十年功率超聲發(fā)表文獻(xiàn)我們發(fā)現(xiàn)：壓電式換能器的結(jié)構(gòu)已經(jīng)趨于統(tǒng)一，無(wú)明顯變化。功率超聲應(yīng)用方面的研究逐步增多。企業(yè)在研究成果轉(zhuǎn)化上發(fā)揮著越來(lái)越大的作用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀國(guó)外較大規(guī)模的超聲波設(shè)備企業(yè)制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如BRANSON、DUKAN、NTK、精電舍、海爾曼等其細(xì)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有公開(kāi)，所公開(kāi)的標(biāo)準(zhǔn)非常寬泛和粗放。目前市場(chǎng)認(rèn)可的換能器標(biāo)準(zhǔn)客戶(hù)根據(jù)自己特點(diǎn)對(duì)提出要求，但由于客戶(hù)水平參差不齊，換能器供應(yīng)商非常被

10、動(dòng)。就目前所知，就杭州成功超聲制定了自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)柱型換能器的結(jié)構(gòu)柱型換能器的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合特點(diǎn)：工作穩(wěn)定、出力大，適用于國(guó)內(nèi)大部分超聲波整機(jī)制造商適用場(chǎng)合：主要與日本、臺(tái)灣式的電源（發(fā)生器）匹配倒喇叭換能器的結(jié)構(gòu)倒喇叭換能器的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合特點(diǎn)：工作穩(wěn)定、出力極大，匹配II型變幅桿適用場(chǎng)合：主要與美式的電源（發(fā)生器）匹配其他類(lèi)型換能器的結(jié)構(gòu)其他換能器的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合特點(diǎn)：根據(jù)不同的工況和適用對(duì)象決定，一般由客戶(hù)提出要求適用場(chǎng)合：中間夾鋁和鋼后蓋的一般和歐式的電源（發(fā)生器）匹配與其他超聲波核心部件的關(guān)系主要組成部件換能器變幅桿工具頭驅(qū)動(dòng)電源換能器的不同應(yīng)用領(lǐng)域超聲波焊接換能器要求出力大，爆發(fā)力

11、強(qiáng)，適合間歇性工作超聲波聲化學(xué)換能器要求出力均勻，帶復(fù)雜啟動(dòng)能力強(qiáng)，適合長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作其他應(yīng)用領(lǐng)域換能器根據(jù)客戶(hù)的實(shí)際工況換能器的功率描述功率是客戶(hù)最關(guān)心的數(shù)據(jù)之一參數(shù)表上的功率指換能器的極限功率換能器的功率一般和壓電陶瓷直徑、數(shù)量有關(guān)決定實(shí)際輸出功率的因素：系統(tǒng)內(nèi)耗、輸出振幅，輸出頻率，負(fù)載特點(diǎn)。超聲波發(fā)生器概述超聲波發(fā)生器，又叫做超聲波驅(qū)動(dòng)電源，是超聲波最重要的核心部件之一超聲波發(fā)生器是用于驅(qū)動(dòng)超聲波換能器（振動(dòng)部件）工作的超聲波發(fā)生器分類(lèi)模擬電源數(shù)控電源超聲波模擬發(fā)生器上世紀(jì)90年代已經(jīng)發(fā)展成熟國(guó)內(nèi)大部分廠(chǎng)家采用匹配適應(yīng)能力弱，易造成換能器損壞自身容易損壞價(jià)格便宜超聲波數(shù)控發(fā)生器國(guó)外已經(jīng)

12、全部采用國(guó)內(nèi)研發(fā)較國(guó)外落后10-20年國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有廠(chǎng)家使用匹配適應(yīng)能力強(qiáng)研發(fā)難度極大價(jià)格與模擬電源一致或偏高超聲波發(fā)生器不同特點(diǎn)傳統(tǒng)超聲驅(qū)動(dòng)電源和超聲波發(fā)生器的對(duì)比傳統(tǒng)超聲波驅(qū)動(dòng)電源陳工牌超聲波數(shù)控電源控制電路類(lèi)型模擬電路，分立元件控制數(shù)字電路，全芯片控制搜頻方式自激式觸發(fā)他激式觸發(fā)自動(dòng)搜索最佳頻率 自動(dòng)頻率跟蹤 頻率調(diào)整范圍（以20k為例）0.15kHz0.5kHz搜頻功率可調(diào) 適合24小時(shí)連續(xù)工作 可在非諧振狀態(tài)工作 液晶觸摸式人機(jī)界面 可添加各種PLC協(xié)議 電路自動(dòng)保護(hù)保護(hù)能力弱，極易造成電器元件損壞保護(hù)能力強(qiáng)，電器元件不易損壞維修方式需專(zhuān)業(yè)人員維修模塊化更換，非專(zhuān)業(yè)人員也可操作超聲波電加振電加振：是指超聲波振動(dòng)子（換能器+變幅桿）與驅(qū)動(dòng)電源（發(fā)生器）聯(lián)合銷(xiāo)售為什么要這么做？數(shù)控電加振銷(xiāo)售的產(chǎn)品角度兩者必須聯(lián)合使用兩者的匹配是超聲波系統(tǒng)質(zhì)量的關(guān)鍵解決大量的因客戶(hù)匹配不佳造成售后廢掉客戶(hù)能力，使客戶(hù)依賴(lài)度更大電加振銷(xiāo)售的客戶(hù)角度我公司把系統(tǒng)匹配好出廠(chǎng)，省去客戶(hù)的匹配過(guò)程。數(shù)控電源品質(zhì)更佳，各方面性能全面超越模擬電源同一個(gè)廠(chǎng)家采購(gòu)，售后等有保證。價(jià)格基本與模擬電加振一致超聲波產(chǎn)業(yè)鏈介紹壓電陶瓷超聲波核心部件：換能器、驅(qū)動(dòng)電源 超聲波塑料焊接機(jī) 超聲波金屬焊接機(jī) 超聲