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超声波核心部件知识介绍超声波核心部件知识介绍1.1超声波的定义超声波的定义n n声音的频率范围是很宽的。但是一般只有在声音的频率范围是很宽的。但是一般只有在声音的频率范围是很宽的。但是一般只有在声音的频率范围是很宽的。但是一般只有在2020000Hz2020000Hz范围内的声音才能引起人的听觉范围内的声音才能引起人的听觉范围内的声音才能引起人的听觉范围内的声音才能引起人的听觉,频频频频率高于率高于率高于率高于20000Hz20000Hz的声波就叫超声波。的声波就叫超声波。的声波就叫超声波。的声波就叫超声波。金属探伤金属探伤水下定位水下定位医学诊断医学诊断微电子微电子空化效应空化效应机械效应机械效应热效应热效应化学效应化学效应声化学声化学1.2换能器的定义换能器的定义n超声波换能器是实现电能、机械能或声能从一种形式的能量转换为另一种形式的能量的装置称为换能器，也称有源传感器。其中最成熟可靠的是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。15kHz15kHz60kHz60kHz 声波声波大功率超声波频段大功率超声波频段非大功率频段非大功率频段2.1 大功率超声波柱形换能器大功率超声波柱形换能器2.2换能器特性换能器特性n换能器是超声波设备的核心器件，其参数特性决定了整个设备的性能。超声波换能器，除了磁致伸缩结构以外就是常用的夹心式换能器。这种夹心换能器在负荷变化时产生稳定的超声波，是获得功率超声波驱动源的最基本最主要的方法。2.3换能器主要形式和应用换能器主要形式和应用n根据不同的设计超声波换能器的形式主要有：n1.柱型（NTK型）2.倒喇叭型（必能信型）3.钢后盖型4.中间夹铝片型n主要适用于超声波塑料焊接机、超声波切割机、超声波金属焊接机，超声波清洗机，超声波声化学设备等。2.4换能器组成换能器组成n1.中央压电陶瓷元件n2.前后金属盖板n3.预应力螺杆n4.电极片n5.绝缘管2.5换能器特点换能器特点n效率高：机械品质因素高，在谐振频率点工作可获得极高的电声转换效率;n振幅大：振速比高，前盖板振幅大，比普通换能器出力大25%;n稳定性好：正常使用下，换能器寿命20000小时以上;n耐热性好：谐振阻抗小、发热量小、使用温度范围广。2.6适用范围适用范围n适用于日本、台湾等类型的超声波驱动电源，可连续工作、间歇工作。适用于功率超声的所有应用方式。3.1超声波设备的安全性超声波设备的安全性(1)n本设备对人体安全无辐射 超声波是一种机械波，由于超声波直接作用在液体中，超声波透过液体、容器壁、空气才能进入人体中，这些界面的反射系数都大于90%，其进入人体的超声波总量极小，小于医用B超的辐射强度。总所周知，B超是可以对胎儿使用的，超声设备对人体是安全的。3.2超声波设备的安全性超声波设备的安全性(2)n超声波与液体接触会产生一定程度的噪声 由于超声波进入液体中会产生空化效应，导致产生大量的噪声，您所听到的噪声不是超声波，其频率在1kHz左右，如果感觉噪声强度太大，建议在设备使用时带上耳塞。n驱动电源输出信号为高压 超声波驱动电源输入为高压信号，使用过程中需控制环境温度、湿度及粉尘等，不可随意拆卸设备，以防高压触电。3.3换能器基础知识（一）换能器基础知识（一）n陶瓷片的颜色对使用性能有何影响？最常用的颜色是什么？n答：市场上主要使用三种颜色的晶片，分别是黄、灰和黑色。黄色和灰色一般用于脉冲式工作，其瞬间爆发率较好；而黑色一般用于连续性工作，连续工作的稳定性较好。在使用上，建议您选择和之前使用颜色相同的换能器，或根据您的使用情况，由我们向您推荐适合的换能器。3.3换能器基础知识（二）换能器基础知识（二）n换能器的频率跟尺寸有什么关系？n答：频率越高长度越短，直径越大功率越大。3.3换能器基础知识换能器基础知识n换能器的材料是什么？n答：制作超声波换能器常用的三种材料：铝合金、钢合金、钛合金。3.3换能器基础知识换能器基础知识n特殊需要的换能器，是否可以加工？n答：可以定做加工。请将您的要求写下来，包括产品用途、尺寸、功率、效果、使用的目的等，通过传真发给我们，我们会针对您的需要仔细讨论，然后给您回复。3.3换能器基础知识换能器基础知识n人体长期接触超声波，有什么危害？如何避免危害？n答：没有什么危害。首先超声波是一种机械波，不是电磁波，不具有辐射污染，只要不去触碰它，就不会有带来什么影响；平时到医院所接触的彩超就是超声波，胎儿都可以做彩超，可见超声波对人体没什么影响。所以不必担心，正常使用即可。3.4倒喇叭换能器倒喇叭换能器n主要特点：主要特点：n效率高：机械品质因素高，在谐振频率点工作可获得极高的电声转换效率。n振幅大：经电脑优化设计的结构，振速比高，前盖板振幅大。n功率大：在预应力螺杆的作用下，压电陶瓷的能量得到最大程度的发挥。n耐热性好：谐振阻抗小、发热量小、使用温度范围广。可靠性高寿命长。3.4倒喇叭换能器倒喇叭换能器3.4倒喇叭换能器和柱形换能器的不一样倒喇叭换能器和柱形换能器的不一样的特性的特性n n柱形换能器适和连续性工作柱形换能器适和连续性工作柱形换能器适和连续性工作柱形换能器适和连续性工作n n倒喇叭换能器的爆发性特别好，在瞬间的输出振倒喇叭换能器的爆发性特别好，在瞬间的输出振倒喇叭换能器的爆发性特别好，在瞬间的输出振倒喇叭换能器的爆发性特别好，在瞬间的输出振幅上可以很大。幅上可以很大。幅上可以很大。幅上可以很大。3.4超声波换能器的使用须知超声波换能器的使用须知n1.试用效果不好怎么办？n2.匹配概念和操作n3.各部件装配的注意事项n4.换能器使用温度超声波核心部件知识介绍超声波核心部件知识介绍超声波核心部件知识介绍超声波核心部件知识介绍杭州成功超声设备有限公司演讲人：华大成焊接夹心式压电换能器焊接夹心式压电换能器l焊接：专用于超声焊接：专用于超声波塑料焊接机为主波塑料焊接机为主的部件的部件l夹心：夹心式的结夹心：夹心式的结构构l压电：核心部件为压电：核心部件为压电陶瓷压电陶瓷l换能器：能量转换换能器：能量转换的部件的部件换能器易做难精换能器易做难精l易做：结构简单，组成部件单一l难精：组成部件精度要求高，装配工艺复杂，一致性制作困难。换能器发展简史换能器发展简史l经典声学与乐器经典声学与乐器l声学与电学的结合产生了换能器声学与电学的结合产生了换能器l压电效应的发现压电效应的发现l夹心式换能器的出现夹心式换能器的出现l现代超声换能器现代超声换能器换能器分类与命名规则换能器的声学基础知识换能器的声学基础知识l基本概念基本概念：l超声波是声波的一种，换能器是一种基本的声学元件。l基本参数（三个）：基本参数（三个）：l谐振频率：换能器的谐振频率l动态电阻：换能器机电等效电阻l自由电容：换能器机电等效电容换能器的声学基础知识换能器的声学基础知识l基本概念基本概念：l超声波是声波的一种，换能器是一种基本的声学元件。l基本参数（三个）：基本参数（三个）：l谐振频率：换能器的谐振频率l动态电阻：换能器机电等效电阻l自由电容：换能器机电等效电容换能器振动的性质和基本结构换能器振动的性质和基本结构l超声波本质就是一种振动超声波本质就是一种振动换能器换能器部件的重要性部件的重要性l换能部件：换能部件：l压电陶瓷的特性对换能器直接影响l其他组件：其他组件：l中心螺杆、螺帽、阀体、阀盖、电极片换能器的测量与分析方法换能器的测量与分析方法l测量需要专业设备测量需要专业设备l小信号下基本参数的测量小信号下基本参数的测量：l频率、电阻、电容等l大功率下基本参数的测量：大功率下基本参数的测量：l功率、振幅l问题来了问题来了为什么没有行业或者国家标准？为什么没有行业或者国家标准？标准对于我们行业的意义？标准对于我们行业的意义？功率超声研究现状功率超声研究现状 功率超声换功率超声换能器的研究能器的研究兴起兴起上世纪上世纪80年代年代产品开始进产品开始进入工业化生入工业化生产阶段产阶段上世纪上世纪90年代年代关注于改良关注于改良换能器性能换能器性能及各种振动及各种振动模态的上模态的上本世纪本世纪初初 查阅过去十年功率超声发表文献我们发现：查阅过去十年功率超声发表文献我们发现：压电式换能器的结构已经趋于统一，无明显变化。压电式换能器的结构已经趋于统一，无明显变化。功率超声应用方面的研究逐步增多。功率超声应用方面的研究逐步增多。企业在研究成果转化上发挥着越来越大的作用企业在研究成果转化上发挥着越来越大的作用国外标准现状国外标准现状l国外较大规模的超声波设备企业制定相关标准，如BRANSON、DUKAN、NTK、精电舍、精电舍、海尔曼等海尔曼等l其细节的标准没有公开，所公开的标准非常宽泛和粗放。目前市场认可的换能器标准目前市场认可的换能器标准l客户根据自己特点对提出要求，但由于客客户根据自己特点对提出要求，但由于客户水平参差不齐，换能器供应商非常被动。户水平参差不齐，换能器供应商非常被动。l就目前所知，就杭州成功超声制定了自己就目前所知，就杭州成功超声制定了自己的企业标准的企业标准柱型换能器柱型换能器的结构的结构柱型换能器的特点和适用场合柱型换能器的特点和适用场合l特点：工作稳定、出力大，适用于国内大特点：工作稳定、出力大，适用于国内大部分超声波整机制造商部分超声波整机制造商l适用场合：主要与日本、台湾式的电源适用场合：主要与日本、台湾式的电源（发生器）匹配（发生器）匹配倒喇叭倒喇叭换能器换能器的结构的结构倒喇叭换能器的特点和适用场合倒喇叭换能器的特点和适用场合l特点：工作稳定、出力极大，匹配特点：工作稳定、出力极大，匹配II型变型变幅杆幅杆l适用场合：主要与美式的电源（发生器）适用场合：主要与美式的电源（发生器）匹配匹配其他类型其他类型换能器换能器的结构的结构其他换能器的特点和适用场合其他换能器的特点和适用场合l特点：根据不同的工况和适用对象决定，特点：根据不同的工况和适用对象决定，一般由客户提出要求一般由客户提出要求l适用场合：中间夹铝和钢后盖的一般和欧适用场合：中间夹铝和钢后盖的一般和欧式的电源（发生器）匹配式的电源（发生器）匹配与其他超声波核心部件的关系与其他超声波核心部件的关系l主要组成部件l换能器l变幅杆l工具头l驱动电源换能器的不同应用领域换能器的不同应用领域l超声波焊接换能器l要求出力大，爆发力强，适合间歇性工作l超声波声化学换能器l要求出力均匀，带复杂启动能力强，适合长时间连续工作l其他应用领域换能器l根据客户的实际工况换能器的功率描述换能器的功率描述l功率是客户最关心的数据之一l参数表上的功率指换能器的极限功率l换能器的功率一般和压电陶瓷直径、数量有关l决定实际输出功率的因素：系统内耗、输出振幅，输出频率，负载特点。超声波发生器概述超声波发生器概述l超声波发生器，又叫做超声波驱动电源，是超声波最重要的核心部件之一l超声波发生器是用于驱动超声波换能器（振动部件）工作的超声波发生器分类超声波发生器分类l模拟电源l数控电源超声波模拟发生器超声波模拟发生器l上世纪90年代已经发展成熟l国内大部分厂家采用l匹配适应能力弱，易造成换能器损坏l自身容易损坏l价格便宜超声波数控发生器超声波数控发生器l国外已经全部采用l国内研发较国外落后10-20年l国内几乎没有厂家使用l匹配适应能力强l研发难度极大l价格与模拟电源一致或偏高超声波发生器不同特点超声波发生器不同特点传统超声驱动电源和超声波发生器的对比传统超声波驱动电源陈工牌超声波数控电源控制电路类型模拟电路，分立元件控制数字电路，全芯片控制搜频方式自激式触发他激式触发自动搜索最佳频率自动频率跟踪频率调整范围（以20k为例）0.15kHz0.5kHz搜频功率可调适合24小时连续工作可在非谐振状态工作液晶触摸式人机界面可添加各种PLC协议电路自动保护保护能力弱，极易造成电器元件损坏保护能力强，电器元件不易损坏维修方式需专业人员维修模块化更换，非专业人员也可操作超声波电加振超声波电加振l电加振：是指超声波振动子（换能器+变幅杆）与驱动电源（发生器）联合销售l为什么要这么做？数控电加振销售的产品角度数控电加振销售的产品角度l两者必须联合使用两者必须联合使用l两者的匹配是超声波系统质量的关键两者的匹配是超声波系统质量的关键l解决大量的因客户匹配不佳造成售后解决大量的因客户匹配不佳造成售后l废掉客户能力，使客户依赖度更大废掉客户能力，使客户依赖度更大电加振销售的客户角度电加振销售的客户角度l我公司把系统匹配好出厂，省去客户的匹配过我公司把系统匹配好出厂，省去客户的匹配过程。程。l数控电源品质更佳，各方面性能全面超越模拟数控电源品质更佳，各方面性能全面超越模拟电源电源l同一个厂家采购，售后等有保证。同一个厂家采购，售后等有保证。l价格基本与模拟电加振一致价格基本与模拟电加振一致超声波产业链介绍超声波产业链介绍低附加值，高竞争性。低附加值，高竞争性。较大的企业一家，中较大的企业一家，中小型企业数十家，主小型企业数十家，主要是资金门槛要是资金门槛高附加值，中等竞争性。高附加值，中等竞争性。较大的企业一家，中小较大的企业一家，中小型企业十多家。以技术型企业十多家。以技术门槛为主，资金门槛为门槛为主，资金门槛为次次低附加值，高竞低附加值，高竞争性，至少有争性，至少有1000家以上家以上低附加值，高竞低附加值，高竞争性，至少有争性，至少有500家以上家以上中等附加值，高中等附加值，高竞争性，至少有竞争性，至少有100家以上家以上中等附加值，中中等附加值，中等竞争性，至少等竞争性，至少有有100家以上家以上超声波焊接机简介超声波焊接机简介l结构结构l作用作用l特点特点请您提出宝贵意见请您提出宝贵意见请您提出宝贵意见请您提出宝贵意见谢谢！谢谢！谢谢！谢谢！