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超声波换能器黄片与黑片压电陶瓷片的区别

超声波换能器黄片与黑片压电陶瓷片的区别编辑整理,该内容来源于超声波清洗机百科;2022/8/2 17:02:34完成编辑。此内容标签超声波原理;更多超声波原理请点击查看;

超声波换能器的功能是将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去,而自身消耗很少的一部分功率。超声波换能器,要解决的技术问题是设计一种作用距离大、频带宽的超声波换能器。超声波换能器又叫超声波振子,也称超声波振头,也是超声波焊接机中不可缺少的部分,那大家知道超声波换能器的特点吗?首先来说说关于超声波换能器的一些特点:高性能、耐热性、压电陶瓷材料配有稀土材料,有效降低发热量,提高转换率,延长使用寿命、外观整洁、金属质感精良。

换能器由外壳、匹配层、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆和Cymbal阵列接收器组成。压电陶瓷圆盘换能器采用厚度方向极化的PZT-5压电材料制成,Cymbal阵列接收器由8~16只Cymbal换能器、两个金属圆环和橡胶垫圈组成。本发明的作用距离大于35m,频带宽度达到10kHz,能检测高速移动的远距离目标。

超声波清洗换能器按所使用的压电陶瓷片的颜色可分为黄片换能器及黑片换能器。黄片是指使用的PZT-8材料的陶瓷片,这种材料的陶瓷本体是棕黄色的;黑片是指使用的PZT-4材料的陶瓷片,这种材料的陶瓷本体是黑色的。

黄片陶瓷的特点是发热低、振幅小、电容低,发热低可以使陶瓷性能衰减小,使用寿命长,电容低可以使电路容易匹配且稳定度好,振幅小是缺点,表现出来的就是液面冒泡小,可用液面低。

黑片陶瓷的特点是发热较大、振幅较大、电容较大,发热较大使陶瓷性能衰减块,使用寿命较短,电容较大使电路不容易匹配,振幅大是优点,表现出来的就是液面冒泡高,可用液面较高。

超声波换能器最常被用于清洗或焊接方面,如果黄片换能器的清洗机可以满足清洗要求,应优先选择黄片换能器,在高温液体内使用的超声波振板,更应该优先选用黄片的换能器。

超声波震盒的制作工艺比较;

A国内传统超声波制作工艺是基于螺孔式振子设置的,具体的制作工艺如下:

①振板板材画线喷砂—②振板板材矫正---③焊接振子安装螺钉—④矫正螺钉垂直度---⑤清洗振子、振板板材---⑥振子粘接、扭紧---⑦常温固化---⑧接线---⑨封板焊接。

(以下简称“传统工艺”)

最新换能器的粘接工艺是基于平面式振子设定的,具体的制作工艺如下:

①振板板材画线喷砂—②振板板材矫正---③清洗铜网、纤维网、振子、振板---④振子粘接---⑤夹具定位压紧---⑦烘烤固化---⑧接线---⑨封板焊接

这两种工艺所制作出的振子盒从振板外观、震动能效、震盒寿命、谐振带宽/频率、动态阻抗等参数均是“最新工艺”优于“传统工艺”的振板;

我们做一个初步的比较,其中①、②、⑧、⑨都是一致的,造成两种振板质量差异的是③、④、⑤、⑥、⑦工艺;

“传统工艺”中③焊接振子安装螺钉,是在振盒板材内表面焊接用以固定螺孔振子的螺柱,此工序存在焊接变形,也会使板材焊接处材质发生性质改变,不仅造成振板表面出现焊接凹坑,也降低了焊接处板材的强度硬度,易造成焊接处出现穿漏现象;

“传统工艺”中④矫正螺钉垂直度,是利用螺母矫正杆,旋入焊接好的螺柱上,施加外力将螺柱扭到垂直于振板板材面;此工序使振板出现了扭力变形,造成焊接凹坑变大;

“传统工艺”中⑤清洗振子、振板板材不存在外力因素;⑥振子粘接、扭紧,中的扭紧是用扳手将涂胶后旋入安装螺柱的振子扭紧在振板板材表面,扭紧过程中,扭紧力多少都会对振子结构造成轻微损伤,也会将振板表面的凹坑进一步增大,还会使振子与振板粘接面存在更大的微观不平整面,不仅造成外观上的损伤,更实质性的损害了振板与振子间的平面度,从而降低了振板的能效和振子的使用寿命。

换能器自身的功率损耗。因为在焊接过程种是无法实现100%的能量转换效率的,所以要将部分损失的能量转换为热量。当温度升高后会改变换能器的参数,并渐渐偏离最佳的匹配状态。更为严重的是,温度过高会导致压电陶瓷晶片的性能下降。加热的速度又变快,成为了一种恶性的循环。所以,必须为换能器提供一个良好的冷却条件,一般都是在室温下对换能器进行风冷。当然也可以使用冷空气风进行冷却。一般的情况下,换能器的温度上升是正常的,在有正常冷却条件下,一般不会有大问题。压电陶瓷主要包括PZT-4、PZT-8、PZT-5等材料,包括圆片、圆柱、圆管、聚焦片、方片等多种形状。同时提供压电陶瓷的匹配层、粘合封装的设计及制造,可为不同的应用领域提供压电及超声波探头。

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