超聲波換能器是一種能量轉(zhuǎn)換器件,它的功能是將輸入的電功率轉(zhuǎn)換成機械功率(即超聲波)再傳遞出去,而它自身消耗掉很少的一部分功率(小于10%)。所以,使用超聲波換能器 應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。
超聲波換能器的功能是將輸入的電功率轉(zhuǎn)換成機械功率(即超聲波)再傳遞出去,而自身消耗很少的一部分功率。
超聲波換能器,要解決的技術(shù)問題是設計一種作用距離大、頻帶寬的超聲波換能器。
換能器由外殼、匹配層、壓電陶瓷圓盤換能器、背襯、引出電纜和Cymbal陣列接收器組成。壓電陶瓷圓盤換能器采用厚度方向極化的PZT-5壓電材料制成,Cymbal陣列接收器由8~16只Cymbal換能器、兩個金屬圓環(huán)和橡膠墊圈組成。本發(fā)明的作用距離大于35m,頻帶寬度達到10kHz,能檢測高速移動的遠距離目標。
超聲波清洗的機理是利用超聲波在清洗液中傳播時的空化、輻射壓、聲流等物理效應, 對清洗件上的污物產(chǎn)生的機械起剝落作用, 同時能促進清洗液與污物發(fā)生化學反應, 達到清洗物件的目的。超聲波清洗機所用的頻率根據(jù)清洗物的大小和目的可選用10~500 kHz, 一般多為20~50 kHz。隨著超聲波換能器頻率的增加,可采用郎之萬振子、縱向振子、厚度振子等。在小型化方面, 也有采用圓片振子的徑向振動和彎曲振動的。超聲波清洗在各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家用設備、電子、汽車、橡膠、印刷、飛機、食品、醫(yī)院和醫(yī)學研究等行業(yè)得到了越來越廣泛的應用。
使用超聲波換能器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(qū)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)。
壓電陶瓷超聲波換能器工作原理:壓電技術(shù)采用鋯鈦酸鉛制成的具有特殊電性能的晶體。在換能器中,這種晶體材料在相對表面附著兩根電線。然后將晶體和接線組裝在兩個金屬片之間的外殼中。當電流流過接線并進入晶體時,晶體會迅速改變形狀并膨脹。當電流停止時,晶體回到原來的形狀。利用該技術(shù)的超聲波換能器通過晶體的電流快速循環(huán)設定的頻率,從而產(chǎn)生共振效果。
磁致伸縮超聲傳感器的工作原理:富鐵金屬在磁場作用下膨脹收縮。用這種方法將富含鐵的金屬芯包裹在銅線中。然后將零件包含在罐中。當電流通過銅線時,金屬芯會膨脹并增加。像壓電傳感器一樣,設定頻率的電流會產(chǎn)生諧振效果。
超聲波換能器的應用場景醫(yī)療領(lǐng)域:
超聲波在醫(yī)療領(lǐng)域的應用廣泛,如B超、無損檢測、藥物輸送等。通過超聲波換能器產(chǎn)生的超聲波,可以對人體內(nèi)部進行無創(chuàng)檢測,為疾病診斷提供重要依據(jù)。同時,它還可以用于藥物輸送,通過聲波的振動使藥物均勻分布在病變部位,提高治療效果。
工業(yè)領(lǐng)域:在工業(yè)領(lǐng)域,超聲波換能器可用于無損檢測、清洗、焊接等領(lǐng)域。它可以檢測材料內(nèi)部的缺陷,提高產(chǎn)品質(zhì)量。同時,利用超聲波的振動作用,還可以對工件進行清洗和焊接。
科研領(lǐng)域:超聲波在科研領(lǐng)域的應用同樣廣泛。例如,利用超聲波換能器進行聲學成像、聲速測量等實驗,可以深入了解物質(zhì)的聲學性質(zhì),為科學研究提供有力支持。
總之,超聲波換能器作為一種重要的聲學設備,在醫(yī)療、工業(yè)、科研等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。隨著科技的不斷發(fā)展,相信超聲波換能器的應用前景將更加廣闊。讓我們共同期待這個神奇的領(lǐng)域為我們帶來更多創(chuàng)新與突破!
如何選擇換能器:
1、換能器應具有高輸入阻抗和低輸出阻抗以避免負載效應。
2、換能器應該對所需信號高度敏感,而對不需要的信號不敏感。
3、換能器應該能夠在腐蝕性環(huán)境中工作。
4、換能器電路應具有過載保護以承受過載。
當代社會,塑料的各種制品已滲透到人們?nèi)粘I畹母鱾€領(lǐng)域。傳統(tǒng)的加工工藝,已不能適應現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展需要。超聲波塑料焊接機在焊接塑料制品時,既不要添加任何粘接劑、填料或溶劑,也不消耗大量熱源,具有操作簡便、焊接速度快、焊接強度高、生產(chǎn)等優(yōu)點。
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