介紹超聲波換能器的分類

　　超聲波換能器的結構主要有外殼、聲窗（匹配層）、壓電陶瓷圓盤換能器、背襯、引出電纜、接收器等幾大部分組成。其中，壓電陶瓷圓盤換能器具有大多數(shù)換能器相同的作用，主要用于發(fā)射并接收超聲波；超聲波接收器在壓電陶瓷圓盤換能器的上面，主要由引出電纜、換能器、金屬圓環(huán)和橡膠墊圈組成，接收壓電陶瓷圓盤換能器頻帶外產(chǎn)生的多普勒回撥信號。

　　超聲波換能器分類：

　　1、柱型

　　2、倒喇叭型

　　3、鋼后蓋型

　　4、中間夾鋁片型

　　主要適用于超聲波塑料焊接機、超聲波切割刀、超聲波金屬焊接機，，超聲波聲化學設備等。

　　超聲波換能器在合適的電場激勵下能發(fā)生有規(guī)律的振動，其振幅一般10μm左右，這樣的振幅要直接完成焊接和加工工序是不夠的。連上通過合理設計的變幅桿后，超聲波的振幅可以在很大的范圍內(nèi)變化，只要材料強度足夠，振幅可以超過100μm。

　　因加工方式和要求不同，換能器的工作方式大致可分為連續(xù)工作（如花邊機，CD機，清洗機，拉鏈機）和脈沖工作（如塑料焊機），不同的工作方式對換能器的要求是不同的。一般而言，連續(xù)式工作幾乎沒有停頓時間，但工作電流不是很大，脈沖工作是間歇的，有停頓，但瞬間電流很大。平均而言，二種狀態(tài)的功率都是很大的。

　　使用超聲波換能器最主要考慮的問題就是與輸入輸出端的匹配，其次是機械安裝和配合尺寸。換能器的頻率相對而言還比較直觀些。該頻率是指用頻率（函數(shù)）發(fā)生器，毫伏表，示波器等通過傳輸線路法測得的頻率，或用網(wǎng)絡阻抗分析儀等類似儀表測得的頻率。一般通稱小信號頻率。與它相對應的是上機頻率，即客戶將換能器通過電纜連到機箱上，通電后空載或有載時測得的實際工作頻率。因客戶匹配電路各不相同，同樣的換能器在不同的驅動電源（電箱）表現(xiàn)出來的頻率是不同的，這樣的頻率不能作為交流討論的依據(jù)。

　　讓換能器和驅動電源、模具良好配合以形成一臺完整的超聲波設備可以簡稱為匹配。由于匹配對整機性能的影響是決定性的，無論怎樣強調(diào)匹配的重要性都不為過。匹配最主要考慮的因素是換能器的電容量，其次是換能器的頻率。

　　換能器與驅動電源的匹配主要有4個方面，即阻抗匹配、頻率匹配、功率匹配、容抗匹配。其中最主要的是容抗和頻率。如前所述因為陶瓷片是絕緣體，你幾乎可以理解為換能器是不通電的，它只是相當于一個電容器。要使換能器工作，實際上是通過驅動電路對它施加交流高電壓，讓換能器的電容充放電。壓電陶瓷片在交變電場的作用下做同步伸縮變形，形成了整個換能器的縱向振動，從而帶動變幅桿和模具振動。所以，若電容匹配不好，輕者是換能器無力，焊不牢；重者換能器發(fā)熱嚴重，燒電極片、燒電源的大功率管。我們的換能器產(chǎn)品附有產(chǎn)品性能參數(shù)表，給出了每個換能器的電容和頻率。驅動電源應該根據(jù)換能器的電容量，調(diào)整高壓變壓器，匹配電容板，峰化線圈，調(diào)頻線圈等的參數(shù)。由于電感和電容量的敏感性，功放板，扼流線圈及其他外圍電路對匹配也有影響。而且隨著工作進行，換能器的溫度會升高，導致電容也會升高且變化量可能會超過50%，若不能將電容有效地匹配掉，就會造成回路中電流電壓相位差很大，功率因素很低，虛功高?？纯措娏骱艽螅珦Q能器沒力，易發(fā)熱，且電源的功率器件也容易發(fā)熱損壞。一般換能器電極片（耳朵）振裂或燒掉很可能就是由此引起的。

　　頻率匹配同樣也非常重要。這首先是因為超聲換能器只能工作在他的諧振頻率點，所以驅動電源、變幅桿、模具（工具頭）都應該在這個頻率下工作。一般而言，這個差別最大不超過±0.1kHz，能小一點就更好。我們強烈建議配套模具（焊頭）的頻率低于振動子頻率0.1kHz左右（小信號頻率）。也就是說，若原振動子小信號測量的頻率是14.85 kHZ，則連上模具后再測頻率為14.75 kHZ最為理想。同時就應考慮到，超聲波換能器接上變幅桿和模具頭后，系統(tǒng)的諧振頻率峰會變得很尖銳，也即帶寬很窄，機械品質因數(shù)很大，頻率偏移一點都會造成阻抗很大的增加。表現(xiàn)在驅動電源上就是電源（振幅表電功率）很大或過載保護。若剛好這時是空載調(diào)機，則很可能會造成晶片錯位，晶片裂或中心螺桿斷。

　　功率匹配和阻抗匹配主要是考慮到超聲波焊接系統(tǒng)是間隙式工作，負載變化極大，焊接時要有足夠的功率輸出，空載時要控制在最小振幅。否則，就像前面提到的，空載時輸入很大，則損壞換能器。滿載時功率上不去，沒有效果。