超声波资料.docx
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超声波资料
常用超声换能器
以压电效应实现电能与声能相互转换的器件称为压电换能器,本公司生产的超声波换能器采用自产的优质压电陶瓷元件,精心设计、加工、测试而成,为螺栓紧固型,在负荷变化时也能产生稳定的超声波。
具有振幅大、电声转换率高、发热量小、可靠性高、一致性好等特点.
超声波振子命名方法:
HQX-4535D-28H
HN——本公司换能器代号
X—清洗机用(J:
加工用)
45-—辐射面直径
35—-压电元件直径
D--双元件(F:
四元件I:
六元件E:
八元件)
H-喇叭形(S:
圆柱形R:
倒喇叭形)
(请点击小图见换能器明细分类)
●常用超声清洗换能器系列
●常用焊接及加工用换能器
●其它异型的超声换能器
●常用超声清洗换能器系列
超声清洗换能器
辐射面带槽
辐射面带螺孔
型号
电容pF
谐振频率kHz
谐振阻抗Ω
功率容量W
辐射面直径mm
换能片直径mm
总高度(mm)
辐射面连接螺孔
HNX-3835D—120S
3000
120
25
40
38
35
28
HNX—3835D-80S
3000
80
25
40
38
35
28
HNX-3835D—60S
3000
60
25
40
38
35
38
HNX-4835D—40H
3000
40
20
50
48
35
48
M10×1
HNX—4835D-28S
3000
28
25
50
48
35
68
M10×1
HNX-4838D-40H
3800
40
20
60
48
35
49
M10×1
HNX-5938D-28H
3800
28
25
60
59
38
70
M10×1
HNX-5938D-25H
3800
28
25
60
59
38
80
M10×1
HNX-6445D—28H
4100
25
25
90
69
45
71
M10×1
HNX-6445D—25H
4100
25
25
90
69
45
80
M10×1
HNX—6750D-28H
5300
28
25
120
67
50
70
M10×1
HNX-6850D—25H
5300
25
25
120
68
50
80
M10×1
HNX—7950D—20H
讲解换能器de分类方法
换能器按组成的压电元件形状分为薄板形,圆片形,圆环形,圆管形,圆棒形,薄壳球形,压电薄膜等;
换能器按振动模式分为伸缩振动,弯曲振动,扭转振动等;
换能器按伸缩振动的方向分为厚度,切向,纵向,径向等;
换能器按压电转换方式分为发射型(电-声转换),接收型(声—电转换),发射/接收复合型等.
换能器按工作环境分为液体,固体,气体,生物体等.
超声波换能器使用注意事项
使用超声波换能器最主要考虑的问题就是与输入输出端的匹配,其次是机械安装和配合尺寸。
换能器的频率相对而言还比较直观些。
该频率是指用频率(函数)发生器,毫伏表,示波器等通过传输线路法测得的频率,或用网络阻抗分析仪等类似仪表测得的频率。
一般通称小信号频率。
客户将超声波换能器通过电缆连到驱动电源上,通电后空载或有载时测得的实际工作频率.因客户匹配电路各不相同,同样的超声波换能器在不同的驱动电源表现出来的频率是不同的,这样的频率不能作为讨论的依据。
1、使用超声波换能器时易出现的问题
使用时常见的问题是晶片开裂、无力、过载、电极片打火、电极片开裂、发热、漏波、晶片错位。
此类问题的出现,原因可以归为三类。
其一是客户的驱动电源或模具及装配有问题,其二是我们的换能器及变幅杆有问题,第三是双方的产品都没有问题,但不匹配。
第一种情况:
客户的驱动电源或模具有问题
我们建议客户积极的查找原因,或与我们公司技术人员沟通,尽快改进。
第二种情况:
我们的超声波换能器及变幅杆有问题
这种情况也会发生,只不过发现的可能性比较小。
我们公司专业生产各种生产大功率超声波换能器,变幅杆所有的产品质量在国内都处在较高的水平。
而且同时有ISO9000质量认证体系和严格的工艺和检验,我们超声波换能器产品的质量是有保证的。
我们出厂产品的合格率是100%。
第三种情况:
双方的产品都没有问题,但不匹配。
这是最常见的,就是客户的驱动电源是好的,超声波换能器也是好的,组装也是正常的,但是各部分不匹配.引起不匹配的主要参数是超声波换能器的频率和电容量。
针对这一情况,解决的办法是客户调整自己的驱动电源的匹配参数以适合我们的超声波换能器,第二个办法是客户再仔细研究一下自己的机箱和原来使用的换能器的各项参数,总而言之,只要你能提供准确的参数要求,我们可以保证提供给您合适的换能器。
2、超声波换能器各部件装配注意事项
超声波振动系统的各个部件,如换能器、变幅杆、工具头等主要部分是通过中心螺栓连接的。
1、检查接触面应平整光滑无伤痕,若有伤痕,用零号以上的金相砂纸轻轻打磨。
要求既能将缺 陷磨平,又不破坏接触面的平面度.
2、用易挥发无腐蚀性的清洁剂清洁螺丝、螺孔和接触面。
3、彻底清洁螺丝、螺孔和接触面。
4、所有连接螺孔应垂直于接触面。
5、拧紧前在接触面上涂薄薄一层黄油或凡士林注意不要涂到连接螺丝及螺孔上。
6、小心地将二个部件拧紧。
根据连接螺丝规格的不同,控制合适的拧紧力矩.在可能的情况下,应拧的适当紧一点.
7、若重新松开结合面后应该看不到有任何伤痕。
8、用手摸振动系统振幅均匀,无怪声,无局部严重发热。
9、工作一段时间后重新送开结合面应没有氧化或烧蚀痕迹,否则就说明此处接触不好,超声波能量在这里损失严重。
3、超声波换能器的工作温度
超声波换能器使用时会发热,这主要是由三个原因引起的。
其一是被焊工件会发热或被超声波处理的物质会发热,或模具(工具头)、变幅杆长时间工作会发热,这些热量都会传递到换能器上。
其二是换能器本身的功率损耗。
既然做不到能量转换效率100%,损耗的那部分能量必然转换成热量。
温升会导致超声波换能器参数变化,逐渐偏移最佳匹配状态,更严重的是温升会导致压电陶瓷晶片性能的劣化。
这反过来又促使超声波换能器工作状态更坏,更快地升温,这是一个恶性循环。
所以我们必须给以超声波换能器良好的冷却条件,一般是常温风冷;如有必要,也可采用冷风风冷。
在正常情况下,这两点引起的温升也是正常的,在正常的冷却条件下,不会有大的问题。
超声波换能器的相关理论
压电效应
某些单晶材料的结构具有非对称特性,当这些材料受到外加应力作用而产生应变时,其内部晶格结构的变化(形变)会破坏原来宏观表现为电中性的状态,产生极化电场(电极化),所产生的电场(电极化强度)与应变的大小成正比.这种现象称为正压电效应,它是由居里兄弟于1880年发现的。
随后,在1881年又进一步发现这类单晶材料还具有逆压电效应,即具有正压电效应的材料在受到外加电场作用时,会有应力和应变产生,其应变与外电场的大小成正比。
压电效应是晶体结构的一个特性,它与晶体结构的非对称性有关,而压电效应的大小及性质则与施加的应力或电场对晶体结晶轴的相对方向有关.
具有压电效应的单晶材料种类很多,最常用的如天然石英(SiO2)晶体,以及人工单晶材料如硫酸锂(Li2SO4)、铌酸锂(LiNbO3)等等.
电致伸缩效应
某些多晶材料中存在有自发形成的分子集团,即所谓“电畴”,它具有一定的极化,并且沿极化方向的长度往往与其他方向的长度不同.当有外加电场作用时,电畴会发生转动,使其极化方向与外加电场方向趋于一致,从而使该材料沿外加电场方向的长度将发生变化,表现为弹性应变。
这种现象称为电致伸缩效应。
电致伸缩效应也有逆效应,即具有电致伸缩效应的多晶材料在经受外加应力产生应变时,其总的极化强度将会发生变化,即表现为电极化(产生电场)。
因此,电致伸缩效应可以说与电极化现象有关(自极化)。
超声波换能器组成及工作原理
超声波换能器:
一种能把高频电能转化为机械能的一种装置,一般有磁致伸缩式和压电陶瓷式.电源输出到超声波发生器,再到超声波换能器,一般还要经过超声波导出装置就可以产生超声波了.
超声波换能器的组成:
包括外壳、匹配层即声窗、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆,其特征在于它还包括阵列接收器,它由引出电缆、换能器、金属圆环、橡胶垫圈组成。
超声波换能器的原理与作用:
超声波换能器即是谐振于超声频率的压电陶瓷,由材料的压电效应将电信号转换为机械振动。
超声波换能器是一种能量转换器件,它的功能是将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去,面它自身消耗很少的一部分功率。
超声波换能器的种类:
可分为压电换能器、夹心换能器、柱型换能器、倒喇叭型换能器等等。
超声波清洗机用的换能器会出现哪些问题?
超声波清洗机用的换能器会出现哪些问题:
一、超声波清洗机振子受潮:
可以用兆欧表反省,其中2脚为超声波换能器的正极,3脚是换能器的负极而且与换能器的外壳相连。
反省,23脚间的绝缘电阻值就可以判别根本状况,普通要求绝缘电阻大于30兆欧以上.假如达不到这个绝缘电阻值,普通是换能器受潮,可以把换能器全体(不包括喷塑外壳)放进烘箱设定100℃左右烘干3小时或许运用电吹风去潮至阻值正常为止。
(关于密封式换能器,需求先用手持砂轮机将不锈钢外壳剖开)
二、超声波清洗机换能器振子打火、陶瓷资料碎裂:
可以用肉眼和兆欧表结合反省,普通作为应急处置的措施,可以把一般损坏的振子断开,不会影响到别的振子正常运用。
三、超声波清洗机振子脱胶:
俺们的换能器是采用胶结,螺钉紧固双重保证工艺,在普通状况下不会呈现这种状况,由于螺钉的作用,振子脱胶后不会从振动面上落下,普通的判别办法是用手重摇振子的尾部,细心察看振动面的胶水状况做出判别.普通振子呈现脱胶当前超声波电源输入的功率正常,但是由于振子与振动面衔接不好,振动面的振动效果不好,长日子后能够会烧坏振子。
振子脱胶的处置办法是比拟费事的,普通状况只能送回消费厂家处理。
防止振子脱胶最无效的办法是平常运用中留意不撞击振动面。
四、振超声波清洗机动面穿孔:
普通换能器满负荷运用几年当前能够会呈现振动面穿孔的状况,这是由于振动面的不锈钢板长日子高频振动疲劳所至,振动面穿孔阐明换能器的运用寿命曾经到了,普通只能改换。
超声波清洗机换能器的安装步骤
一。
1、预备
依据消费义务单要求,仔细反省确认,把所需胶接的超声波换能器(配好对的)、缸体、网垫、胶水等预备好。
2、喷沙
把所需胶接的超声波换能器、缸体停止喷沙处置,喷沙胶接面应尽量毛,喷沙使用30目的金刚沙,沙子必需坚持枯燥并常常挑选(每次放入沙箱时都要挑选),喷沙时紧缩空气的压力应≥6KG,并经过气源处置器除湿后的高压空气。
3、清洗
把喷好沙的缸体和超声波换能器停止清洗,换能器先用甲醇停止清洗,把外表的沙子等灰尘除掉,再用丙酮停止漂洗;缸体先用水冲、再用酸洗后冲洗洁净,凉干后再用甲醇和丙酮各停止一次漂洗,网垫用≤30目厚度≤0。
15的不锈钢网异样清洗洁净(有条件时电解处置)备用。
4、烘干、预热
把清洗好的超声波换能器和缸体及网垫放入烘箱停止烘干,烘干为60℃-80℃烘干2小时后冷却到40℃左右时停止胶接。
在一切胶接预备任务做好后,配好胶水(常温)充沛谐和后疾速停止胶接。
5、胶接
a)把处置好的缸体放在胶接平板上放好,并用丙酮在胶接处用棉布再擦试一遍。
b)把处置好的超声波换能器胶接面用丙酮再用棉布再擦试一遍.
c)配好胶水充沛谐和后预热1-2分钟。
(每次配置的胶水不能太多,以一次胶接20-30头为准)胶水配置为5G/头、比例为1:
0。
4(胶粘剂比固化剂、应尽量准确)。
d)把缸体和超声波换能器冷却到40℃左右时停止胶接,胶接时辨别在缸体和超声波换能器上平均涂上胶水,两头放上网布,然后用力压紧,胶接速度要快,每次配置胶水后胶接日子不要超越10分钟上(要求预备任务做的充沛).、
e)胶完后停止加压处置(需唱工装、用弹簧软压).
6、固化
把胶好的缸体放入无尘烘箱停止固化,固化温度一次加温为40-50℃固化30分钟后,二次加温到60—70℃固化30分钟后再三次加温到80℃固化2小时后自然固化24小时后检测连线。
固化加温用程控智能温控仪控制。
7、检测
对固化好的超声波换能器停止检测,每个换能器(60W、22、25、28KHZ)的胶接阻抗约在250Ω左右,不能超越300Ω,并对换能器特性停止检测(不能有杂波),同个缸体上的超声波换能器阻抗值应尽量接近分歧,不能超越均匀值的20%(约±50Ω),对不契合要求的超声波换能器撤除重新胶接。
8、连线
对检测残缺的整缸超声波换能器停止连线,连线使用75W的烙铁牢靠衔接,不能有虚焊,正负极使用不同色的导线,正极线应加套黄腊套管,最初用热缩管把一切接头套住.
对连好后的整缸超声波换能器停止绝缘检测:
用用共立3721数字兆欧表测量,电压2500V时,整缸绝缘应≥1000MΩ以上(检测时空气湿度≤60%).低于此值时应查找缘由,重新处置.
三、胶水的存储
胶水应放在冷藏柜中保管,冷藏温度在0-5℃,开罐末用完的胶水应把盖盖好并用密封胶带贴好后放入冷藏柜中;应常常反省对照胶水的保质期限,做到早进早用,到期的坚决不必。
四、环境要求
超声波换能器车间应常常坚持干净、枯燥的卫生环境,车间应常常清扫、除尘、抽湿。
a)车间温度应坚持在15-20℃,湿度≤50-60%.
b)车间每天不少于一次清扫(使用拖、抹)、清扫后应及时抽湿、污染。
c)车间内严禁吸烟、往常关好门窗。
d)拆卸超声波换能器时应穿带好任务服、带好白棉手套,严禁用手间接操作。
e)烘箱内应常常抹洁净,坚持良好形态。
f)所用用具应常常坚持干净
三、胶水的存储
胶水应放在冷藏柜中保管,冷藏温度在0-5℃,开罐末用完的胶水应把盖盖好并用密封胶带贴好后放入冷藏柜中;应常常反省对照胶水的保质期限,做到早进早用,到期的坚决不必。
四、超声波清洗机换能器的安装环境要求
超声波换能器车间应常常坚持干净、枯燥的卫生环境,车间应常常清扫、除尘、抽湿.
a)车间温度应坚持在15-20℃,湿度≤50-60%。
b)车间每天不少于一次清扫(使用拖、抹)、清扫后应及时抽湿、污染。
c)车间内严禁吸烟、往常关好门窗。
d)拆卸超声波换能器时应穿带好任务服、带好白棉手套,严禁用手间接操作。
e)烘箱内应常常抹洁净,坚持良好形态。
f)所用用具应常常坚持干净。
超声波清洗机的频率与功率 浏览次数:
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随着工业的发展,超声波清洗机所清洗的工件越来越精细,对工件清洁度的要求也越来越高,因此从清洗的效果及经济
性考虑,如何正确选择超声波清洗的频率与功率显得至关重要,一般情况都需要从实验获取数据。
这里有二个概念:
功率和频率。
在超声波精密清洗中,当一定频率的超声清洗后达不到清洁的效果时,如果工件上要去
除的杂质颗粒较大,就可能是超声波功率不足,一般增加超声波功率就可解决该问题;但相反的如果工件上要去除的杂质颗
粒非常小,那么无论功率怎么增大,都无法达到清洁的要求。
原因在于:
当液体流过工件表面时,会形成一层粘性膜。
低频
时一般该层粘性膜很厚,小颗粒就埋藏在里面,无论超声波的功率(强度)多大,空化气泡都无法与小颗粒接触,故无法把
小颗粒彻底除去;而当超声波频率升高时,粘性膜的厚度就会减少,超声波产生的空化泡就可以接触到小颗粒,将它们从工
件表面剥落。
所以,低频的超声波清除大颗粒杂质的效果很好,但清除小颗粒杂质效果就很差。
相对而言,高频超声对清除
小颗粒杂质就特别有效。
超声波频率的选择
一般的来讲,清洗五金、机械、汽摩、压缩机等行业的清洗多采用28KHZ频率的清洗机。
光学光电子清洗、线路板清洗
等多采用40KHZ的频率,高频超声清洗机适用于计算机,微电子元件的精细清洗,兆赫超声清洗适用于集成电路芯片、硅片
及波薄膜的清洗,能去除微米、亚微米级的污物而对清洗件没有任何损伤。
而对于一些精密清洗(如液晶体、半导体等)的
应用上,使用传统的频不但没法达到清洗的要求,而且还可能造成工件的损伤。
最典型的例子就是关于军用电子产品,行业
已明文规定不允许使用传统的频率(20~30KHz)的超声波清洗机。
其实在一些欧美、日本等发达国家,已通过选用高频清洗
机(80KHz或以上频率,有的已经达到200K或400K)使这个问题得到了解决。
那么为什么高频清洗能避免对工件的损伤呢?
大家都知道超声波清洗的基本原理是基于液体的空化效应.事实上空化效
应的强度直接跟频率有关,频率越高,空化气泡越小,空化强度越弱,且其减弱的程度非常大。
举例说,如将25KHz时的空化
强度比作1,40KHz时的空化强度则为1/8,到了80KHz时,空化强度就降到0。
02。
所以如果频率选择正确,超声波损伤工件的
问题就不存在了。
由此可见,超声空化阀值和超声波的频率有密切关系,频率越高,空化阀越高。
换句话说,频率低,空化越容易产生,
而且在低频情况下液体受到的压缩和稀疏作用有更长的时间间隔,使气泡在崩溃前能生长到较大的尺寸,增高空化强度,有
利于清洗作用.所以低频超声波清洗适用于大部件表面或者污物和清洗件表面结合度高的场合。
但易腐蚀清洗件表面,不适
宜清洗表面光洁度高的部件,而且空化噪音大。
40KHZ左右的频率,在相同声强下,产生的空化泡数量比频率为20KHZ时多,
穿透力较强,宜清洗表面形状复杂或有盲孔的工件,空化噪音较小,但空化强度较低,适合清洗污物与被清洗件表面结合力
较弱的场合。
超声波功率的选择
当声强增加时,空化泡的最大半径与起始半径的比值增大,空化强度增大,即声强愈高,空化愈强烈,有利于超声波清
洗作用。
但不是超声波声功率越大越好,声强过高,会产生大量无用的气泡,增加散射衰减,形成声屏障,同时声强增大也
会增加非线性衰减,这样都会削弱远离声源地方的清洗效果。
所以,超声波清洗的效果不一定于与所加功率和工作时间成正
比,有时用小功率花费很长时间也没有清除污垢,而如果功率达到一定数值,则有可能很快将污垢去除。
若超声波功率太大, 这时液体中空化强度大大增加,较精密的零件将产生蚀点,水点腐蚀也增大,如果振动板表面已受
到空化腐蚀,强功率下水底产生空化腐蚀更严重,使设备寿命降低,造成不必要的损失,同时清洗缸底部振动板空化也十分
严重,使缸的寿命缩短。
但超声波清洗功率选择小了,花费很长时间也没有清除污垢,也是不可取的.常规的超声波清洗在工业当中,标准型超
声波清洗机从100W至1500W不等,工件有多大,在考虑清洗节拍的前提下,由超声波清洗槽体的大小决定超声波的功率。
鉴于 目前混响场声强测量的技术尚不够成熟,目前还是用单位面积上的功率来进行设计,一般一台标准超声清洗机输出功率密度
大多选在0.3~0.6瓦/平方厘米左右,当然了,这只是常规情况。
脉冲聚焦超声波清洗可选得更高。
所以最好的方式是一般先做实验来获取合适的参数配置,按实际使用情况来配置超声波功率,这样有利于实际应用。
另
外在选购超声波清洗机时可以尽量选择可调节功率的清洗机。
压电陶瓷简述 浏览次数:
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压电陶瓷(piezoelectric ceramics)具有压电效应的陶瓷,称压电陶瓷。
它具有一种奇异的压电效应特性,即当受到
微小外力作用时,能把机械能变成电能,当加上交变电压时,又会把电能变成机械能。
它通常由几种氧化物或碳酸盐在烧结过程中发生固相反应而形成,其制造工艺与普通的电子陶瓷相似。
烧结出来的陶瓷
体是多晶体,其自发极化是紊乱取向的,主要成分是铁电体,因此称铁电陶瓷,没有压电性能.
对这样的陶瓷体施加强的直流电场进行极化处理,原来混乱取向的自发极化就沿电场方向择优取向。
去除电场后,陶瓷
体仍保留着一定的总体剩余极化,遂使陶瓷体有了压电性能。
与压电单晶材料相比,压电陶瓷的特点是制造容易,可做成各种形状;可任意选择极化轴方向;易于改变瓷料的组分而
得到具有各种性能的瓷料;成本低,适于大量生产.但由于是多晶材料,所以使用频率受到限制。
目前最常用的压电陶瓷有
钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅、三元系压电陶瓷、透明铁电陶瓷以及铌酸盐系陶瓷等.
压电陶瓷由于它的压电效应用途极为广泛。
例如压电陶瓷在交变电压的作用下,能够产生或接受声波、次声波和超声波
,所以可做成水下雷达、鱼群探测器等。
用它制成小巧玲珑、灵敏度极高的压电陀螺仪,可以控制导弹的飞行,只要导弹
发生偏移,就会把扭力传递给压电陀螺仪,压电陀螺仪就会输出电流,使导弹按正确轨道飞行。
在海战中,最难对付的是潜艇,它能长期在海下潜航,神不知鬼不觉地偷袭港口、舰艇,使敌方大伤脑筋。
如何寻找敌
潜艇?
靠眼睛不行,用雷达也不行,因为电磁波在海水里会急剧衰减,不能能效地传递信号,探测潜艇靠的是声纳———--—水
下耳朵.压电陶瓷就是制造声纳的材料,它发出超声波,遇到潜艇便反射回来,被接收后经过处理,就可测出敌潜艇的方
位、距离等。
由于压电陶瓷能把力能转换成电能而放电,所以可用于高压燃引爆,例如,如果在反坦克炮弹上装上一个小小的压电陶
瓷元件,当炮弹射中坦克的瞬间,就靠压电陶瓷受压起火,使炸药爆炸而摧毁坦克,电子打火机也是用同样方法使打火机内
的压电陶瓷起火花,引燃可燃气体的。
在工业上,压电陶瓷可用来制造调频滤波器,闪光灯触发器,压电变压器,
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