1、 大功率超聲波技術(shù)大功率超聲波技術(shù)檢測超聲檢測超聲功率超聲功率超聲信息載體信息載體能量載體能量載體金屬探傷金屬探傷水下定位水下定位醫(yī)學(xué)診斷醫(yī)學(xué)診斷微電子微電子空化效應(yīng)空化效應(yīng)機械效應(yīng)機械效應(yīng)熱效應(yīng)熱效應(yīng)化學(xué)效應(yīng)化學(xué)效應(yīng)聲化學(xué)聲化學(xué)n超聲波換能器是實現(xiàn)電能、機械能或聲能從一種形式的能量轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量的裝置稱為換能器，也稱有源傳感器。其中最成熟可靠的是以壓電效應(yīng)實現(xiàn)電能與聲能相互轉(zhuǎn)換的器件，稱為壓電換能器。15kHz15kHz60kHz60kHz 聲波聲波大功率超聲波頻段大功率超聲波頻段非大功率頻段非大功率頻段n換能器是超聲波設(shè)備的核心器件，其參數(shù)特性決定了整個設(shè)備的性能。超聲波換能器，除

2、了磁致伸縮結(jié)構(gòu)以外就是常用的夾心式換能器。這種夾心換能器在負荷變化時產(chǎn)生穩(wěn)定的超聲波，是獲得功率超聲波驅(qū)動源的最基本最主要的方法。n根據(jù)不同的設(shè)計超聲波換能器的形式主要有：n1.柱型（NTK型） 2.倒喇叭型（必能信型） 3.鋼后蓋型 4.中間夾鋁片型n主要適用于超聲波塑料焊接機、超聲波切割機、超聲波金屬焊接機，超聲波清洗機，超聲波聲化學(xué)設(shè)備等。n1.中央壓電陶瓷元件 n2.前后金屬蓋板 n3.預(yù)應(yīng)力螺桿 n4.電極片 n5.絕緣管n效率高：機械品質(zhì)因素高，在諧振頻率點工作可獲得極高的電聲轉(zhuǎn)換效率;n振幅大：振速比高，前蓋板振幅大，比普通換能器出力大25%;n穩(wěn)定性好：正常使用下，換能器壽命2

3、0000小時以上;n耐熱性好：諧振阻抗小、發(fā)熱量小、使用溫度范圍廣。n適用于日本、臺灣等類型的超聲波驅(qū)動電源，可連續(xù)工作、間歇工作。適用于功率超聲的所有應(yīng)用方式。n本設(shè)備對人體安全無輻射 超聲波是一種機械波，由于超聲波直接作用在液體中，超聲波透過液體、容器壁、空氣才能進入人體中，這些界面的反射系數(shù)都大于90%，其進入人體的超聲波總量極小，小于醫(yī)用B超的輻射強度?？偹苤?，B超是可以對胎兒使用的，超聲設(shè)備對人體是安全的。超聲波進入液體的能量為100通過液體傳遞到容器上的能量約為10通過容器傳遞到空氣中的能量約為1從空氣中進從空氣中進入人體的能入人體的能量約為量約為0.010.01n超聲波與液體接

4、觸會產(chǎn)生一定程度的噪聲 由于超聲波進入液體中會產(chǎn)生空化效應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)生大量的噪聲，您所聽到的噪聲不是超聲波，其頻率在1kHz左右，如果感覺噪聲強度太大，建議在設(shè)備使用時帶上耳塞。n驅(qū)動電源輸出信號為高壓 超聲波驅(qū)動電源輸入為高壓信號，使用過程中需控制環(huán)境溫度、濕度及粉塵等，不可隨意拆卸設(shè)備，以防高壓觸電。 n陶瓷片的顏色對使用性能有何影響？最常用的顏色是什么？n答：市場上主要使用三種顏色的晶片，分別是黃、灰和黑色。黃色和灰色一般用于脈沖式工作，其瞬間爆發(fā)率較好；而黑色一般用于連續(xù)性工作，連續(xù)工作的穩(wěn)定性較好。在使用上，建議您選擇和之前使用顏色相同的換能器，或根據(jù)您的使用情況，由我們向您推薦適合的

5、換能器。n換能器的頻率跟尺寸有什么關(guān)系？n答：頻率越高長度越短，直徑越大功率越大。n換能器的材料是什么？n答：制作超聲波換能器常用的三種材料：鋁合金、鋼合金、鈦合金。n特殊需要的換能器，是否可以加工？n答：可以定做加工。請將您的要求寫下來，包括產(chǎn)品用途、尺寸、功率、效果、使用的目的等，通過傳真發(fā)給我們，我們會針對您的需要仔細討論，然后給您回復(fù)。n人體長期接觸超聲波，有什么危害？如何避免危害？n答：沒有什么危害。首先超聲波是一種機械波，不是電磁波，不具有輻射污染，只要不去觸碰它，就不會有帶來什么影響；平時到醫(yī)院所接觸的彩超就是超聲波，胎兒都可以做彩超，可見超聲波對人體沒什么影響。所以不必擔(dān)心，正

6、常使用即可。n主要特點：主要特點：n效率高：機械品質(zhì)因素高，在諧振頻率點工作可獲得極高的電聲轉(zhuǎn)換效率。n振幅大：經(jīng)電腦優(yōu)化設(shè)計的結(jié)構(gòu)，振速比高，前蓋板振幅大。n功率大：在預(yù)應(yīng)力螺桿的作用下，壓電陶瓷的能量得到最大程度的發(fā)揮。n耐熱性好：諧振阻抗小、發(fā)熱量小、使用溫度范圍廣。可靠性高壽命長。n1.試用效果不好怎么辦？n2.匹配概念和操作n3.各部件裝配的注意事項n4.換能器使用溫度超聲波核心部件知識介紹超聲波核心部件知識介紹杭州成功超聲設(shè)備有限公司演講人：華大成焊接夾心式壓電換能器l焊接：專用于超聲焊接：專用于超聲波塑料焊接機為主波塑料焊接機為主的部件的部件l夾心：夾心式的結(jié)夾心：夾心式的結(jié)構(gòu)構(gòu)

7、l壓電：核心部件為壓電：核心部件為壓電陶瓷壓電陶瓷l換能器：能量轉(zhuǎn)換換能器：能量轉(zhuǎn)換的部件的部件換能器易做難精l易做：結(jié)構(gòu)簡單，組成部件單一l難精：組成部件精度要求高，裝配工藝復(fù)雜，一致性制作困難。換能器發(fā)展簡史l經(jīng)典聲學(xué)與樂器經(jīng)典聲學(xué)與樂器l聲學(xué)與電學(xué)的結(jié)合產(chǎn)生了換能器聲學(xué)與電學(xué)的結(jié)合產(chǎn)生了換能器l壓電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)l夾心式換能器的出現(xiàn)夾心式換能器的出現(xiàn)l現(xiàn)代超聲換能器現(xiàn)代超聲換能器換能器分類與命名規(guī)則換能器的聲學(xué)基礎(chǔ)知識l基本概念基本概念：l超聲波是聲波的一種，換能器是一種基本的聲學(xué)元件。l基本參數(shù)（三個）：基本參數(shù)（三個）：l諧振頻率：換能器的諧振頻率l動態(tài)電阻：換能器機電等效

8、電阻l自由電容：換能器機電等效電容換能器的聲學(xué)基礎(chǔ)知識l基本概念基本概念：l超聲波是聲波的一種，換能器是一種基本的聲學(xué)元件。l基本參數(shù)（三個）：基本參數(shù)（三個）：l諧振頻率：換能器的諧振頻率l動態(tài)電阻：換能器機電等效電阻l自由電容：換能器機電等效電容換能器振動的性質(zhì)和基本結(jié)構(gòu)l超聲波本質(zhì)就是一種振動超聲波本質(zhì)就是一種振動換能器部件的重要性l換能部件：換能部件：l壓電陶瓷的特性對換能器直接影響l其他組件：其他組件：l中心螺桿、螺帽、閥體、閥蓋、電極片換能器的測量與分析方法l測量需要專業(yè)設(shè)備測量需要專業(yè)設(shè)備l小信號下基本參數(shù)的測量小信號下基本參數(shù)的測量：l頻率、電阻、電容等l大功率下基本參數(shù)的測量

9、：大功率下基本參數(shù)的測量：l功率、振幅l問題來了問題來了為什么沒有行業(yè)或者國家標(biāo)準(zhǔn)？為什么沒有行業(yè)或者國家標(biāo)準(zhǔn)？標(biāo)準(zhǔn)對于我們行業(yè)的意義？標(biāo)準(zhǔn)對于我們行業(yè)的意義？功率超聲研究現(xiàn)狀 功率超聲換功率超聲換能器的研究能器的研究興起興起上世紀(jì)上世紀(jì)80年代年代產(chǎn)品開始進產(chǎn)品開始進入工業(yè)化生入工業(yè)化生產(chǎn)階段產(chǎn)階段上世紀(jì)上世紀(jì)90年代年代關(guān)注于改良關(guān)注于改良換能器性能換能器性能及各種振動及各種振動模態(tài)的上模態(tài)的上本世紀(jì)本世紀(jì)初初 查閱過去十年功率超聲發(fā)表文獻我們發(fā)現(xiàn)：查閱過去十年功率超聲發(fā)表文獻我們發(fā)現(xiàn)：壓電式換能器的結(jié)構(gòu)已經(jīng)趨于統(tǒng)一，無明顯變化。壓電式換能器的結(jié)構(gòu)已經(jīng)趨于統(tǒng)一，無明顯變化。功率超聲應(yīng)用方面

10、的研究逐步增多。功率超聲應(yīng)用方面的研究逐步增多。企業(yè)在研究成果轉(zhuǎn)化上發(fā)揮著越來越大的作用企業(yè)在研究成果轉(zhuǎn)化上發(fā)揮著越來越大的作用國外標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀l國外較大規(guī)模的超聲波設(shè)備企業(yè)制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如BRANSON、DUKAN、NTK、精電舍、精電舍、海爾曼等、海爾曼等l其細節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)沒有公開，所公開的標(biāo)準(zhǔn)非常寬泛和粗放。目前市場認可的換能器標(biāo)準(zhǔn)l客戶根據(jù)自己特點對提出要求，但由于客客戶根據(jù)自己特點對提出要求，但由于客戶水平參差不齊，換能器供應(yīng)商非常被動戶水平參差不齊，換能器供應(yīng)商非常被動。l就目前所知，就杭州成功超聲制定了自己就目前所知，就杭州成功超聲制定了自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)柱型換能器的結(jié)構(gòu)柱型換能器

11、的特點和適用場合l特點：工作穩(wěn)定、出力大，適用于國內(nèi)大特點：工作穩(wěn)定、出力大，適用于國內(nèi)大部分超聲波整機制造商部分超聲波整機制造商l適用場合：主要與日本、臺灣式的電源（適用場合：主要與日本、臺灣式的電源（發(fā)生器）匹配發(fā)生器）匹配倒喇叭換能器的結(jié)構(gòu)倒喇叭換能器的特點和適用場合l特點：工作穩(wěn)定、出力極大，匹配特點：工作穩(wěn)定、出力極大，匹配II型變型變幅桿幅桿l適用場合：主要與美式的電源（發(fā)生器）適用場合：主要與美式的電源（發(fā)生器）匹配匹配其他類型換能器的結(jié)構(gòu)其他換能器的特點和適用場合l特點：根據(jù)不同的工況和適用對象決定，特點：根據(jù)不同的工況和適用對象決定，一般由客戶提出要求一般由客戶提出要求l適用

12、場合：中間夾鋁和鋼后蓋的一般和歐適用場合：中間夾鋁和鋼后蓋的一般和歐式的電源（發(fā)生器）匹配式的電源（發(fā)生器）匹配與其他超聲波核心部件的關(guān)系l主要組成部件l換能器l變幅桿l工具頭l驅(qū)動電源換能器的不同應(yīng)用領(lǐng)域l超聲波焊接換能器l要求出力大，爆發(fā)力強，適合間歇性工作l超聲波聲化學(xué)換能器l要求出力均勻，帶復(fù)雜啟動能力強，適合長時間連續(xù)工作l其他應(yīng)用領(lǐng)域換能器l根據(jù)客戶的實際工況換能器的功率描述l功率是客戶最關(guān)心的數(shù)據(jù)之一l參數(shù)表上的功率指換能器的極限功率l換能器的功率一般和壓電陶瓷直徑、數(shù)量有關(guān)l決定實際輸出功率的因素：系統(tǒng)內(nèi)耗、輸出振幅，輸出頻率，負載特點。超聲波發(fā)生器概述l超聲波發(fā)生器，又叫做超

13、聲波驅(qū)動電源，是超聲波最重要的核心部件之一l超聲波發(fā)生器是用于驅(qū)動超聲波換能器（振動部件）工作的超聲波發(fā)生器分類l模擬電源l數(shù)控電源超聲波模擬發(fā)生器l上世紀(jì)90年代已經(jīng)發(fā)展成熟l國內(nèi)大部分廠家采用l匹配適應(yīng)能力弱，易造成換能器損壞l自身容易損壞l價格便宜超聲波數(shù)控發(fā)生器l國外已經(jīng)全部采用l國內(nèi)研發(fā)較國外落后10-20年l國內(nèi)幾乎沒有廠家使用l匹配適應(yīng)能力強l研發(fā)難度極大l價格與模擬電源一致或偏高超聲波發(fā)生器不同特點傳統(tǒng)超聲驅(qū)動電源和超聲波發(fā)生器的對比 傳統(tǒng)超聲波驅(qū)動電源陳工牌超聲波數(shù)控電源控制電路類型模擬電路，分立元件控制數(shù)字電路，全芯片控制搜頻方式自激式觸發(fā)他激式觸發(fā)自動搜索最佳頻率 自動頻

14、率跟蹤 頻率調(diào)整范圍（以20k為例）0.15kHz0.5 kHz搜頻功率可調(diào) 適合24小時連續(xù)工作 可在非諧振狀態(tài)工作 液晶觸摸式人機界面 可添加各種PLC協(xié)議 電路自動保護保護能力弱，極易造成電器元件損壞保護能力強，電器元件不易損壞維修方式需專業(yè)人員維修模塊化更換，非專業(yè)人員也可操作超聲波電加振l電加振：是指超聲波振動子（換能器+變幅桿）與驅(qū)動電源（發(fā)生器）聯(lián)合銷售l為什么要這么做？數(shù)控電加振銷售的產(chǎn)品角度l兩者必須聯(lián)合使用兩者必須聯(lián)合使用l兩者的匹配是超聲波系統(tǒng)質(zhì)量的關(guān)鍵兩者的匹配是超聲波系統(tǒng)質(zhì)量的關(guān)鍵l解決大量的因客戶匹配不佳造成售后解決大量的因客戶匹配不佳造成售后l廢掉客戶能力，使客戶

15、依賴度更大廢掉客戶能力，使客戶依賴度更大電加振銷售的客戶角度l我公司把系統(tǒng)匹配好出廠，省去客戶的匹配過我公司把系統(tǒng)匹配好出廠，省去客戶的匹配過程。程。l數(shù)控電源品質(zhì)更佳，各方面性能全面超越模擬數(shù)控電源品質(zhì)更佳，各方面性能全面超越模擬電源電源l同一個廠家采購，售后等有保證。同一個廠家采購，售后等有保證。l價格基本與模擬電加振一致價格基本與模擬電加振一致超聲波產(chǎn)業(yè)鏈介紹壓電陶瓷壓電陶瓷超聲波核心部件：換超聲波核心部件：換能器、驅(qū)動電源能器、驅(qū)動電源 超聲波塑料焊接機超聲波塑料焊接機 超聲波金屬焊接機超聲波金屬焊接機 超聲波土工格柵焊接機超聲波土工格柵焊接機超聲波無紡布焊接機超聲波無紡布焊接機 低附加值，高競爭性。低附加值，高競爭性。較大的企業(yè)一家，中較大的企業(yè)一家，中小型企業(yè)數(shù)十家，主小型企業(yè)數(shù)十家，主要是資金門檻要是資金門檻 高附加值，中等競爭性。高附加值，中等競爭性。較大的企業(yè)一家，中小較大的企