Kako vedeti kakovost ultrazvočnega pretvornika? Kateri parametri vplivajo na to?

Ultrazvočni pretvornik

1. Parametri

1) Mehanska resonančna frekvenca (Fs)

To se nanaša na delovno frekvenco vibracijskega sistema, ki mora biti čim bližje pričakovani vrednosti v načrtu in mora ustrezati delovni točki napajanja.

2) Dinamični upor (R1)

Upor serijske veje piezoelektričnega vibratorja je pri enakih nosilnih pogojih čim manjši! Za čistilni ali varilni vibrator je na splošno med 5 Ω in 20 Ω. Če je prevelik, bo imel vibrator ali vibracijski sistem težave pri delovanju, kot so neusklajenost vezja, nizka učinkovitost pretvorbe, kratka življenjska doba vibratorja itd.

3) Mehanski faktor kakovosti (Qm)

Z metodo prevodne krivulje je določeno, da je Qm=Fs/(F2-F1), višji kot je Qm, tem bolje, ker višji kot je Qm, večja je učinkovitost vibratorja. Vendar se mora Qm ujemati z napajanjem. Če je vrednost Qm previsoka, se napajanje ne more ujemati. Za čiščenje vibratorja velja, da višja kot je vrednost Qm, tem bolje. Na splošno mora biti Qm za čiščenje vibratorja 500-1000. Če je prenizka, je učinkovitost vibratorja nizka. Če je previsok, napajalnik ne more ustrezati. Za ultrazvočno varjenje ali obdelavo je vrednost Qm samega vibratorja na splošno 50-1000, celotnega sistema pa 1500-3000. Če je prenizka, je učinkovitost vibracij nizka, vendar ne more biti previsoka, ker višji kot je Qm, ožja je delovna pasovna širina, napajalnik pa je težko ujemati, to pomeni, da je napajalnik težko delovati na točki resonančne frekvence in oprema ne more normalno delovati.

4) Prosta kapacitivnost (CT)

Vrednost kapacitivnosti piezoelektrične naprave pri frekvenci 1 kHz je skladna z vrednostjo, izmerjeno z digitalnim merilnikom kapacitivnosti. Od te vrednosti odštejte dinamično kapacitivnost C1, da dobite dejansko statično kapacitivnost C0, C0=CT-C1. C0 mora biti pri uporabi uravnotežen z induktivnostjo. V zasnovi vezja ultrazvočnega obdelovalnega stroja lahko pravilno uravnoteženje C0 izboljša faktor moči napajalnika. Obstajata dva načina za uporabo ravnovesja induktivnosti, vzporedno in zaporedno uglaševanje.

5) Antiresonančna frekvenca (Fp)

Resonančna frekvenca vzporedne veje piezoelektričnega vibratorja. Pri tej frekvenci je impedanca Zmax piezoelektričnega vibratorja velika. Če je antiresonančna impedanca Zmax zelo nizka, je vibrator okvarjen.

Ultrazvočni pretvornik

2. Grafika

Na splošno je mogoče vibracijsko zmogljivost ali piezoelektrični pretvornik vibracijskega sistema oceniti neposredno prek logaritemskega koordinatnega diagrama, ki je preprost in intuitiven.

1) Običajno je admitančni krog en sam krog, logaritemski koordinatni graf pa ima le par najmanjših in največjih vrednosti.

2) V nenormalnih pogojih je na grafu admitansnega kroga veliko parazitskih majhnih krogov, na grafu logaritemskih koordinat pa je veliko parov minimumov in maksimumov.

V kakšnih okoliščinah bosta krog admitance in krivulja prevodnosti piezoelektrične keramike ali pretvornika nenormalna? V glavnem gre za naslednje situacije:

1) Piezoelektrična keramika ima svoje težave, kot je notranja delaminacija.

2) Pretvornik je bil med sestavljanjem počen.

3) Težave so se pojavile pri načrtovanju ali sestavljanju ultrazvočne hupe in kalupa.

4）Deli okoli napetostne palice trčijo zaradi slabe koncentričnosti pretvornika.