超聲波換能器應用選擇

產(chǎn)品應用選擇
1.產(chǎn)品分類
公司產(chǎn)品可依不同方式進行分類,主要有:
A.壓電晶片分類:采用黑色晶片的P4系列和采用黃色晶片的P8系列;
B.頻率分類:低頻系列(17~23KHz)、中頻系列(25~28KHz)、中高頻系列(33~60KHz)和高頻系列(68-200KHz);
C.功率分類:50W系列(含60W)、100W系列(含80W)及其他非常規(guī)功率;
D.形狀分類:直柱形和喇叭型;
 
2產(chǎn)品型號選擇
      面對諸多型號換能器,按以下的說明來選擇適合的一款,是很重要的
 
2.1.不同壓電晶片換能器的應用場合
A.壓電晶片的比較:
1).黃色晶片為P8系列(按國家部頒標準分類,下同)大功率壓電陶瓷材料,具有發(fā)熱量低,強場損耗小,熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點,一般適用于大功率超聲發(fā)射,如超聲焊接、大功率清洗等。
2).黑色晶片為P4系列壓電陶瓷材料,具有高介電常數(shù),高機電耦合系數(shù)等的優(yōu)點,一般適用于中等功率的超聲波應用,如清洗或收發(fā)用傳感器等。
3).而我公司采用的黑色晶片與傳統(tǒng)P4系列相比更具有高的熱穩(wěn)定性、高的居里溫度(Tc=350℃)和高的機電品質(zhì)因素等優(yōu)點。
 
B.不同晶片換能器的比較:
1).黃色晶片組裝的換能器電容量變化絕對值低,強場損耗小,因而相對于相同的驅(qū)動線路而言,發(fā)熱量低、熱穩(wěn)定好。水花表現(xiàn)為對清洗負載變化穩(wěn)定,沖擊大,屬中規(guī)中矩型。
2).黑色晶片的換能器機電耦合系數(shù)高,居里溫度高,因而電聲轉換效率高。且比其他采用一般P4系列的產(chǎn)品具有更高的穩(wěn)定性和較高的耐溫。水花表現(xiàn)為水柱高,空泡手感豐富,但對清洗負載變化靈敏度高。
3)使用場合(建議):高頻(如40K以上)或小功率換能器(60W以下)采用黑色晶片組裝的換能器,低頻或大功率換能器采用黃色晶片組裝的換能器。
 
2.2.不同頻率換能器的應用場合
           換能器頻率與波長成反比,波長大小與空泡直徑大小有關(嚴格意義說,是頻率低成核的時間較長所致),而空泡直徑與其爆炸壓力成有關。一般頻率越高,波長小,空泡直徑小,爆炸壓力低,但空泡密度高,滲透性好。
 
基于以上原理:
1).被清洗物污垢較重或較難被清洗,且爆炸沖擊對被清洗物表面?zhèn)Σ淮髸r,應選擇低頻系列換能器。常用行業(yè)有:磁性行業(yè)、汽保行業(yè)、紡織行業(yè)等。注意,此系列的噪聲較大,最好做隔音處理。
2).被清洗物污垢稍重或清洗難易適中,且爆炸沖擊對被清洗物表面?zhèn)Σ淮髸r,應選擇中頻系列換能器。此系列行業(yè)應用最廣,常見的有:機械加工行業(yè)、電鍍行業(yè)、餐飲行業(yè)等。
3).被清洗物污垢較輕、清洗容易,或?qū)Ρ_擊對被清洗物表面?zhèn)τ幸髸r,應選擇中高頻系列換能器。常用的行業(yè)有:精密零件、玻璃眼鏡、電子元器件、電路板等;
4).被清洗物污垢很輕、清洗容易,要求對爆炸沖擊對被清洗物表面禁止有任何傷害時,應選擇高頻系列換能器。常用的行業(yè)有:半導體、特殊的高精密零件等。
 
2.3.不同功率換能器的應用場合
        換能器的功率取決于壓電陶瓷體積和設計頻率。考慮輸入驅(qū)動電壓的限制,在一定頻率下,壓電陶瓷體積一般通過其直徑變化來調(diào)整功率大小。為避免換能器橫向振動的干擾,換能器設計時橫向振動頻率(對應于直徑)要遠高于使用頻率(縱向頻率),這樣頻率限制了換能器的功率范圍。
 
基于以上原理:
        一般低頻場合選用100W系列或更高功率的非常規(guī)系列,中頻場合選擇50W或100W系列,中高頻以上選50W系列或更低功率的非常規(guī)系列。
需要說明的是,對于可用50W或100W系列的中頻場合,如條件允許,盡可能選擇低功率的,因為功率低的換能器,需要的數(shù)量多,超聲波均勻性好,振子穩(wěn)定性好,壽命高,不銹鋼材料表面空化腐蝕小。
 
2.4.不同形狀換能器的應用場合
        常用換能器形狀主要分喇叭形和直柱形,它們在結構上的差別主要在于輻射前蓋的形狀,前者是錐體喇叭;后者是直棒形狀。
        喇叭形換能器的阻抗高,帶寬寬,更易于適配電路,因此其聲輻射效率比直柱形換能器高,即同樣的輸入電功率.在清洗槽中得到較大的聲功率,而消耗在換能器上的電功率較少,因而換能器的發(fā)熱也低。
        當輸入換能器的電功率相同時, 由于喇叭輻射面的面積比棒狀換能器大,所以輻射面的聲強較低,與其粘結的不銹鋼板表面空化腐蝕小。所以在一般情況下采用喇叭狀換能器較好。但直柱形換能器因其輻射面的面積小,輻射聲強高,作用距離遠,例如清洗較深螺孔時,就宜采用此型。

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