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你知道换能器的设计方案吗?

来源: | 发布日期:2022-03-23

大功率超声聚焦型纵向复合棒换能器。大功率超声聚焦型纵向复合棒换能器是广泛应用于超声焊接、超声粉碎、超声乳化、超声冶炼等工业领域的典型结构。下面以500W及1000W级换能器为例介绍设计方案。

图4-35 (a)为500W级换能器设计方案,500W级方案的主要特点是:压电堆和前后负载块共占半个波长,指数聚能器占半个波长;采用胀力壳夹紧结构,用应力套筒与前负载螺纹连接,处于应力波节附近位置;压电片分成两组,一组为主晶堆共6片,作为驱动元件,靠近应力波节,以利提高电声效率,另一组较薄的两片后置端部,作为电、声反馈元件。

图4-35 (b)为1000W级换能器结构方案。该1000W级方案设计成全波长系统,但主晶堆10片和前后负载块共占3/4波长,指数聚能器仅占1/4波长。其结构形式同500W级方案。

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两类大功率超声换能器的结构设计共同点如下。

(a)采用外预应力套筒代替常规的中心预应头螺杆结构。它的优点是可对振子晶片施加足够大的均匀预应力;用平台压力机对压电陶瓷堆平稳地逐步施加不同压力级,并测出压力与晶堆电量关系曲线。拧紧外预应力套筒时,进行电量监测,就可控制预应力的大小,这对换能器的研制质量关系极大。

(b)用厚铜电极片与压缩空气配合的结构。由此可以获得良好的散热条件。

(c)用后置晶片,形成电、声反馈,获得谐频跟踪和大振幅稳定输出的特性。

(d)采用电极连接线全部外引方式,有利于提高可靠性及安装的方便。

(e)采用微调提升谐频套筒机构,该技术经计算机模拟和实际测量表明,更换不同长度的套筒,谐频可提高0.1〜0.5kHz。

(f)釆用聚能器作为前辐射头。由于大功率超声换能器往往要求功率密度高,但工作时间短;聚能器除必须选择抗疲劳强度好的钛铝合金材料外,还必须选择机械损耗小的聚能器形状,即选择指数形聚能器。

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