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换能器在超声波清洗机中是如何工作的?

日期: 2022-11-08点击次数: 396

超声波清洗机的超声波换能器有磁致伸缩超声波换能器和压电式超声波换能器两种,因为前者材料价格贵、电声效率不高,现阶段几乎不需要;而压电式超声波换能器电声工作效率高、价格低、安装方便快捷,现阶段被超声波清洗机普遍使用。压电式超声波换能器的结构类型大多为单螺钉紧固的纵向振动超声波换能器,由两片中心穿孔的压电陶瓷晶片及前后盖板组成。

压电式超声波换能器

为了保证清洗机的设备稳定性和效率,还建立了一种半穿孔结构式宽频带超声波换能器,这类超声波换能器的结构特征要在超声波换能器辐射面上沿着轴向均匀的钻有一定量、同一深入的孔,组成半穿孔结构。在特定孔深时,钻孔的孔径越大,频带宽度越宽;在特定穿孔面积时,孔越深,频带宽度也加宽。这类超声波换能器比一般超声波换能器频带宽度大一倍左右,可以达到±2kHz上下,其电声效率在频带宽度范围之内依然能超过80%左右,比一般超声波换能器电声工作效率高,进而解决了功率大的超声波清洗机中普通超声波换能器因为频带宽度窄,给多个超声波换能器并联带来的不便。半穿孔结构式超声波换能器还可以减弱辐射范围的横向振动,有益于高频超声波换能器的辐射范围的增加,对提高超声清洗设备的产品性能是有好处的。
近期又建立了一种双频清洗用的纵振超声波换能器,这类超声波换能器有两个谐振频率,这类双频超声波作用能极大的改进清洗缸的声场遍布,提升清洗效果。这类超声波换能器一般是由三节组成,第一节为纵向压电振子,第二节为变幅杆,第三节为辐射器,第三节材料用通过特殊工艺处理过的能耐高疲劳极限的不锈钢或钛合金组成。
现阶段超声波清洗器的发生器一般有两种形式,一类是上世纪70年代末80年代初国际上普遍使用的自激式D类晶体管(或模块)开关功率放大电路。主要特点为线路简洁,超声波换能器是自激振荡器的一个部件,因此伴随着负载频率的变化,振荡器频率能跟着变化,有频率跟踪的功效。想要实现功率大的超声波发生器采用多路合成很容易,电路稳定性、可维修性比较好。其主要缺点是无保护电路,功率无法连续调整。另外一种超声波发生器是他激式的,且末级采用功率模块的开关电源电路式的功率放大电路,其前置控制不论是模拟的还是数字的,全部采用PWM(脉宽调制)方式,频率可调节、脉冲宽度可调节、特性频率稳定度良好,功率可连续调整。因为采用高压、大电流IGBT或M0S模块,功率大的清洗用超声发生器体积较小,稳定性比较好,且开关电源电路控制电路技术先进(0.53kw的单面板发生器已经有商品),是超声波清洗机用发生器发展的趋势之一。