超声波换能器基本功能: 超声波换能器,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cymbal阵列接受,它由引出电缆、8~16只cymbal换能器、金属圆环、和橡胶垫圈 组成;cymbal阵列接受位于圆盘式压电换能器之上;压电陶瓷圆盘换能器用作基本的超声波换能器,由它发射和接收超声波信号;cymbal阵列接受位于圆盘式压电换能器之上,作为超声波接受,用于接收圆盘换能器频带之外的多普勒回波信号。 超声波换能器常见问题: 1、超声波振子受潮,可以用兆欧表检查与换能器相连接的插头,检查绝缘电阻值就可以判断基本情况,一般要求绝缘电阻大于5兆欧以上。如果达不到这个绝缘电阻值,一般是换能器受潮,可以把换能器整体(不包括喷塑外壳)放进烘箱设定100℃ 左右烘干3小时或者使用电吹风去潮至阻值正常为止。 2、换能器振子打火,陶瓷材料碎裂,可以用肉眼和兆欧表结合检查,一般作为应急处理的措施,可以把个别损坏的振子断开,不会影响到别的振子正常使用。 振子脱胶,我们的换能器是采用胶结,螺钉紧固双重保证工艺,在一般情况下不会出现这种情况。 不锈钢振动面穿孔,一般换能器满负荷使用10年可能会出现振动面穿孔的情况。
超声波发生器工作原理:
超声波发生器来产生一个特定频率的信号,这 个信号可以是正弦信号,也可以是脉冲信号,这个特定频率是换能器工作的频率。
超声波设备一般使用的超声波频率为20khz、15khz、28khz、35khz、40khz、60khz、80khz、100khz或以上更高频率。
超声波发生器的反馈信号:
完善的超声波发生器有反馈环节,主要提供以下二个方面的反馈信号。
输出功率
当超声波发生器接入电压的发生变化时,发生器的输出功率也随着发生变化。会使超声波换能器的机械振动不稳定,导致工作效果不佳。因此需要稳定输出功率,通过功率反馈信号相应调整功率放大器,使得功率放
大稳定。
频率追踪
换能器工作在谐振频率点时效率比较高,工作稳定。
而换能器的谐振频率点会因装配和工作老化而改变。如果改变的频率只是漂移,变化不大,频率追踪信号可以控制信号发生器,使信号发生器的频率在一定范围内追踪换能器的谐振频率点,让发生器工作在比较好状
态。
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根据市场需求常用的超声波焊接机是20khz和15khz,主要有换能器、变幅杆和焊头组成,换能器将电能转换成机械能、然后变幅杆放大,后通过与焊件几何形状匹配的焊头传递给焊件。
超声波瞬间发出的声音是人耳听不见的,超声波焊接机发出的声音是是一些谐振造成的,属于机械波,不容易消除,在焊接时,是机器焊头和塑胶件二次摩擦产生的次声波。
据可靠资料显示,该次声波分贝为90分贝-120分贝,已经明显超出高类噪声级别70分贝阈值,不过声波产生时间短,持续时间短,对人耳造成的伤害不明显。但是长时间处于生产一线的人员必须带防噪音装置,如耳塞,耳套等,避免造成耳鸣头晕现象。
很多有条件的工厂定制隔音罩封闭超声波塑料焊接机,将设备隔离从而降低噪音.不仅仅可以保护操作人员不受噪音干扰,可以使整个车间的工作环境得到良好的改善。
为了防止超声波焊接机声音,在机器上建造隔声性能良好的小室,形成安静的小室,车间工作人员的听力得到保护,这种隔音设施叫做隔音罩。阻隔声源机器设备的噪声不致外传,从而使噪声降低到所规定的允许声级以下。
超声波焊接中有一个关键性的公式:e = p* t,其中e为能量,p为功率,t为时间。而功率为力和速度共同作用的结果,即p≈f*v,其中f为力,v为速度。而力来自压力和下降速度。而速度来自频率和振幅。
振幅的定义是指焊头的端面在焊接时在长度方向上从一个低端到一个之间的距离。如图2所示。它对超声波焊接工艺的影响很大,在焊接面之间所产生的热量和振幅的平方存在关系。所以,振幅增加一点或减少一点所产生的影响比其它参数所产生的影响要大,因为焊接的结果被振幅的平方所放大,而比普通的增长影响要大。
可以通过计算换能器、调幅器和焊头对振幅的放大系数来得到(放大系数为振幅的输出和输入的比值)。可以通过把换能器的振幅乘上调幅器和焊头的放大系数来得到焊接模块的终振幅。即:输出振幅(焊接振幅)=换能器基础振幅*调幅器放大系数*焊头放大系数。使用调幅器,后的振幅为20微米*2.5*2=100微米。如果使用绿色调幅器,终的振幅为60微米。
不同的材料和焊接工艺,需要不同的振幅。需要注意的是下面为20khz时的振幅经验数据,当频率不同时需要进行转换。
40khz在经验数据上乘0.6,比如abs在使用20khz时所需的振幅为40微米,那在40khz时为40x0.6=24微米。
30khz在经验数据上乘0.8。
15khz在经验数据上乘1.2。
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