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如何选择合适的超声波振子

时间:2021-08-22| 作者:admin

超声波清洗换能器

A.压电晶片分类:采用黑色晶片的PZT4系列和采用黄色晶片的PZT8系列;

B.频率分类:低频系列(20~23KHz)、中频系列(25~28KHz)、中高频系列(33~60KHz)和高频系列(68-200KHz);

C.功率分类:50W(含60W)、100W(含80W)及其他非常规功率;

D.形状分类:立柱状和喇叭状;


不同压电陶瓷片超声波换能器的应用

A.压电晶片的比较:

黄色晶片为PZT8系列(按国家部颁标准分类,下同)大功率压电陶瓷材料,具有发热量低,强场损耗小,热稳定性好的优点,一般适用于大功率超声发射,如超声焊接、大功率清洗等。

黑色晶片为PZT4系列压电陶瓷材料,具有高介电常数,高12bet被封电耦合系数等的优点,一般适用于中等功率的超声波应用,如清洗或收发用传感器等。

B.不同晶片超声波换能器的比较:

黄色晶片组装的换能器电容量变化绝对值低,强场损耗小,因而相对于相同的驱动线路而言,发热量低、热稳定好。水花表现为对清洗负载变化稳定,冲击大,属中规中矩型。

黑色晶片的换能器12bet被封电耦合系数高,居里温度高,因而电声转换效率高。且比其他采用一般PZT4系列的产品具有更高的稳定性和较高的耐温。水花表现为水柱高,空泡手感丰富,但对清洗负载变化灵敏度高。

使用场合(建议):高频(如40K以上)或小功率换能器(60W以下)采用黑色晶片组装的换能器,低频或大功率换能器采用黄色晶片组装的换能器。

 

不同频率超声波换能器的应用

A.换能器频率与波长成反比,波长大小与空泡直径大小有关(严格意义说,是频率低成核的时间较长所致),而空泡直径与其爆炸压力成有关。一般频率越高,波长小,空泡直径小,爆炸压力低,但空泡密度高,渗透性好。

B.被清洗物污垢较重或较难被清洗,且爆炸冲击对被清洗物表面伤害不大时,应选择低频系列换能器。常用行业有:磁性行业、汽保行业、纺织行业等。注意,此系列的噪声较大,最好做隔音处理。

C.被清洗物污垢稍重或清洗难易适中,且爆炸冲击对被清洗物表面伤害不大时,应选择中频系列换能器。此系列行业应用最广,常见的有:12bet被封械加工行业、电镀行业、餐饮行业等。

D.被清洗物污垢较轻、清洗容易,或对爆炸冲击对被清洗物表面伤害有要求时,应选择中高频系列换能器。常用的行业有:精密零件、玻璃眼镜、电子元器件、电路板等;

E.被清洗物污垢很轻、清洗容易,要求对爆炸冲击对被清洗物表面禁止有任何伤害时,应选择高频系列换能器。常用的行业有:半导体、特殊的高精密零件等。

 

不同功率超声波换能器的应用场合

换能器的功率取决于压电陶瓷体积和设计频率。考虑输入驱动电压的限制,在一定频率下,压电陶瓷体积一般通过其直径变化来调整功率大小。为避免换能器横向振动的干扰,换能器设计时横向振动频率(对应于直径)要远高于使用频率(纵向频率),这样频率限制了换能器的功率范围。

 一般低频场合选用100W系列或更高功率的非常规系列,中频场合选择50W或100W系列,中高频以上选50W系列或更低功率的非常规系列。

需要说明的是,对于可用50W或100W系列的中频场合,如条件允许,尽可能选择低功率的,因为功率低的换能器,需要的数量多,超声波均匀性好,振子稳定性好,寿命高,不锈钢材料表面空化腐蚀小。

 

不同形状超声波换能器的应用

常用换能器形状主要分喇叭状和立柱状,它们在结构上的差别主要在于辐射前盖的形状,前者是锥体喇叭;后者是直棒形状。

喇叭状换能器的阻抗高,带宽宽,更易于适配电路,因此其声辐射效率比直柱形换能器高,即同样的输入电功率.在清洗槽中得到较大的声功率,而消耗在换能器上的电功率较少,因而换能器的发热也低。

当输入换能器的电功率相同时, 由于喇叭辐射面的面积比棒状换能器大,所以辐射面的声强较低,与其粘结的不锈钢板表面空化腐蚀小。所以在一般情况下采用喇叭状换能器较好。但立柱状换能器因其辐射面的面积小,辐射声强高,作用距离远,例如清洗较深螺孔时,就宜采用此型。