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超聲波雙頻換能器、振子
點擊次數(shù):1768 更新時間:2019-06-04

在多頻超聲波清洗器系統(tǒng)中,換能器是關(guān)鍵組件之一,它必須具有兩個諧振頻率,且在其諧振點附近的阻抗要接近,以達到電與聲的轉(zhuǎn)換。

夾心式壓電陶瓷換能器存在許多共振頻率,即基頻振動、1次諧頻、2次諧頻等。根據(jù)超聲波清洗器夾心式復合換能器的設計理論,通過適當?shù)母淖儞Q能器的結(jié)構(gòu)模式,可使其既能工作于基頻,又能工作于一次諧頻,即雙頻換能器。雙頻換能器的振動模式有兩種,其基頻振動為半波長,換能器中有一個節(jié)點;而諧頻振動為全波長結(jié)構(gòu),換能器中具有兩個節(jié)點。

這兩種振動模式,其節(jié)點位置是不同的,依據(jù)超聲波清洗器換能器中陶瓷片的位置對換能器性能影響的研究,壓電陶瓷片放置在換能器的振動波節(jié)附近。因此,若按傳統(tǒng)的夾心式換能器模式,即將壓電陶瓷晶片放在一起,對于半波長振動模式,可能陶瓷晶片在其振動節(jié)點附近;對于全波長振動模式,陶瓷片將偏離其振動節(jié)點,使換能器的功率容量降低。

為了滿足兩種不同振動模式對壓電陶瓷晶片的位置排列要求,將壓電陶瓷晶片分成二組,中間用金屬構(gòu)件分開/適當0的距離,使換能器在兩種不同的振動模式中,壓電陶瓷晶片基本上都處于振動波節(jié)附近,其結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。超聲波清洗器前蓋板采用金屬鋁制成喇叭型,增加輻射面,提高輻射阻抗(C水.S),降低機械品質(zhì)因數(shù)Q;后蓋板及中間“電極”采用內(nèi)部功耗小,抗疲勞性能好,剛度高并有一定韌性的重金屬45.鋼,經(jīng)特殊高溫調(diào)制而成,

使能量大部分從前蓋板輻射。cw-1232頻率特性測量儀測得該雙頻換能器的基頻f1=29.2 kHz,1次諧頻f2=52.1 kHz。將9只相同頻率特性的雙頻超聲波清洗器換能器粘接在300mmx300mmx180mm的不銹鋼清洗槽底部,使這9只雙頻換能器與清洗槽組成一個復頻換能共振系統(tǒng),測得該復頻換能振動系統(tǒng)的基頻f1-1=27.6 kHz,1次諧頻f2-2=47.1 kHz。

超聲波清洗器復頻換能振動系統(tǒng)的兩個共振頻率比單個換能器的兩個諧振頻率都有明顯下降,這可能與振動系統(tǒng)形狀及換能器個體參數(shù)差異有關(guān),但振動系統(tǒng)的頻帶較寬,這有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

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