如何判斷一個(gè)超聲波換能器（超聲波振子）的好壞？

　如何判斷一個(gè)超聲波換能器（超聲波振子）的好壞？

　超聲波換能器在超聲波焊接機(jī)中占有非常重要的作用，一個(gè)優(yōu)質(zhì)的超聲波換能器，能保證輸出功率強(qiáng)勁而穩(wěn)定。只有你了解了超聲波換能器的各項(xiàng)參數(shù)，你才能準(zhǔn)確的與你的超聲波發(fā)生器進(jìn)行匹配。那么，怎么去判斷超聲波換能器的性能優(yōu)劣呢？可以從參數(shù)和導(dǎo)納曲線圖兩方面進(jìn)行分析。

1、參數(shù)

1）機(jī)械諧振頻率（Fs）
這是指振動(dòng)系統(tǒng)的工作頻率，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能接近期望值，必須與電源工作點(diǎn)匹配。

2）動(dòng)態(tài)電阻（R1）
壓電振子串聯(lián)支路的電阻，在相同的支撐條件下越小越好!對(duì)于清洗或焊接振子來說，一般在5Ω-20Ω之間。如果太大的話，振子或振動(dòng)系統(tǒng)工作會(huì)有問題，如電路不匹配或轉(zhuǎn)換效率低，振子壽命短等。

3）機(jī)械品質(zhì)因素（Qm）
以電導(dǎo)曲線法確定，Qm＝Fs /(F2－F1)，Qm越高越好，因?yàn)镼m越高，振子的效率越高。但Qm必須與電源匹配，Qm值太高時(shí)，電源無法匹配。對(duì)于清洗振子來說，Qm值越高越好。一般來說，清洗振子的Qm要達(dá)到500-1000之間，太低的話，振子效率低，太高的話，電源無法匹配。對(duì)于超聲焊接或加工來說，振子本身的Qm值一般在50-1000左右，整機(jī)系統(tǒng)在1500-3000，太低的話，振動(dòng)效率低，但是也不能太高，因?yàn)镼m越高，工作帶寬越窄，電源難以匹配，也就是說電源難以工作在諧振頻率點(diǎn)，設(shè)備無法正常工作。

4）自由電容（CT）
壓電器件在1kHz頻率下的電容值，此值和數(shù)字電容表測(cè)得的值是一致的。這個(gè)值減掉動(dòng)態(tài)電容C1就可以得到真正的靜電容C0，C0＝CT－C1。使用時(shí)要以電感對(duì)C0進(jìn)行平衡，在超聲加工機(jī)器的電路設(shè)計(jì)中，正確地平衡C0可以提高電源的功率因素，使用電感平衡有兩種方法，并聯(lián)調(diào)諧和串聯(lián)調(diào)諧。

5）反諧振頻率（Fp）
壓電振子并聯(lián)支路的諧振頻率，在這個(gè)頻率下，壓電振子的阻抗Zmax最大，如果反諧振阻抗Zmax很低，則振子有問題。

2、圖形

一般說來，振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)性能或壓電換能器，可以直接通過對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖進(jìn)行判斷，簡單直觀。

1）正常情況下，導(dǎo)納圓為單圓，對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖只有一對(duì)極小值和極大值，導(dǎo)納圓與電導(dǎo)曲線如下圖：

2）異常情況下，導(dǎo)納圓圖上出現(xiàn)多個(gè)寄生小圓，對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖有多對(duì)極小值和極大值，導(dǎo)納圓與電導(dǎo)曲線如下圖：

那么在什么情況下，壓電陶瓷或換能器的導(dǎo)納圓與電導(dǎo)曲線會(huì)出現(xiàn)異常呢？主要有以下幾種情況：
1）壓電陶瓷本身有問題，如內(nèi)部分層。
2）換能器在裝配時(shí)出現(xiàn)晶片裂。
3）超聲變幅桿、模具的設(shè)計(jì)或裝配出現(xiàn)問題。
4）換能器同心度差造成的應(yīng)力桿周圍零件相碰。

　 一般來說，導(dǎo)納曲線圖和參數(shù)互相有關(guān)聯(lián)，如果振子的導(dǎo)納曲線圖正常，則R1較低，Qm較高。反之如果振子的導(dǎo)納曲線圖異常，一般R1較大，Qm較小。超聲波換能器作為超聲波設(shè)備的重要組成部分，其質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到設(shè)備的使用壽命。

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通過學(xué)習(xí)以上的理論，您學(xué)會(huì)了通過測(cè)試超聲波換能器的參數(shù)來判斷其好壞嗎？下面給出幾幅超聲波換能器的測(cè)試圖，各位網(wǎng)友來分析下它的性能怎么樣呢？