东莞市樟木头森电超声波设备经营部

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超声波换能器15K/焊接机专用

  • 产品价格:1000元/
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  • 发货地址:广东 东莞
  • 发布日期:2013/1/10
  • 发布公司:东莞市樟木头森电超声波设备经营部
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超声波换能器15K/焊接机专用详细信息
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超声波换能器产品选用说明: 
众所周知,超声波换能器是一种能量转换器件,它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,而它自身消耗掉很少的一部分功率(小于10%)。所以,使用超声波换能器最应考虑的问题就是与输入输出端的匹配,其次是机械安装和配合尺寸。市面上超声波机械种类繁多,客户必须提供准确可靠的指标,才能保证我公司提供的换能器产品能与贵公司的机器良好匹配,发挥最佳性能。 
因换能器品种繁多,本手册只刊载了部分换能器参数。作为国内最大的核心部件供应商,绝大部分种类的换能器我公司都有备货。当然也可为客户定制特殊要求的产品。 
谐振频率:f,单位:KHz
该频率是指用频率发生器,毫伏表等通过传输线路法测得的频率,或用阻抗特性分析仪等类似仪器测得的频率。一般通称小信号频率。与它相对的是上机频率,即客户将换能器通过电缆连到驱动电源上,通电后空载或有载时测得的实际工作频率。因客户的匹配电路各不相同,同样的换能器配不同的驱动电源表现出来的频率是不同的,这样的频率不能作为订货依据。 
换能器电容量:CT,单位:PF
即换能器自由电容,一般可用电容电桥在400Hz-1000Hz的频率下测得,也可用阻抗特性分析仪类似仪器。再简单点,用一般的便携式电容表测量也可满足要求。
换能器工作方式
因加工方式和要求不同,换能器的工作方式大致可分为连续工作(花边机,CD套机,拉链机,金属焊接等)和脉冲式工作(如塑焊机),不同的工作方式对换能器的要求是不同的。一般而言,连续式工作几乎没有停顿时间,但工作电流不是很大,脉冲工作是间歇式的,有停顿,但瞬间电流很大。平均而言,两种状态的功率都很大的。 
换能器型式和最大功率
整机厂家可能对于不同用途和目的的机器的标称功率有不同的规定,换句话说,同样的换能器用在不同的机器上标称功率可能是不同的。为避免产生岐义,客户应详细说明换能器的结构型式,如柱型、倒喇叭型等,及压电陶瓷晶片的直径和片数。 
安装和配合尺寸
主要有变幅杆材质,表面处理方式,形状。换能器与变幅杆连接螺纹,变幅杆与模具连接螺纹,变幅杆法兰盘处直径、厚度、缺口或螺孔数量和位置。 
供货周期
本手册所列的产品公司都有备有现货,订货后4-7天即可送到。若客户有特殊需求,只要在当天1700前确认订单,我公司即可委托快递公司送出,客户一般可在第二天下午收到。 

二、试用和调试说明 
换能器与电箱和模具的匹配是系统可靠性和发挥换能器最大功率的基础,而换能器做好后就没有任何可调部件了,所以,在换能器定型后,只能通过调整电箱和模具来配合换能器的工作状态。 
建议分以下几步调整匹配: 
首先,调整电箱的振荡频率适合换能器的动态范围。 
第二步:调整匹配电路使换能器空载电流小于0.5A。调谐电压偏差应始终小于0.2A,并检查换能器的振动和发热情况正常。 
第三步:连上模具,带负载,调整电箱使系统的输出功率达到使用要求。 
第四步:满功率试验一定时间,检查换能器和电箱的状态变化都应在正常范围内。

 



 

 

超声波发生器与换能器匹配
超声波发生器与换能器匹配包括两个方面,一是通过匹配使发生器向换能器输出额定的电功率,这是由于发生器需要一

个最佳的负载才能输出额定功率所致,把换能器的阻抗变换成最佳负载,也即阻抗变换作用;二是通过匹配使发生器输出效

率最高,这是由于换能器有静电抗的原因,造成工作频率上的输出电压和电流有一定相位差,从而使输出功率得不到期望的

最大输出,使发生器输出效率降低,因此在发生器输出端并上或串上一个相反的抗,使发生器负载为纯电阻,也即调谐作用

。由此可见匹配的好坏直接影响着功率超声源的产生和效率。

  调谐匹配:由于压电换能器有静电容Co,磁致伸缩换能器有静电感LO,在换能器谐振状态时,换能器上的电压VRL与电

流IRL间存在着一相位角φ,其输出功率PO=VRLIRLcosφ。由于φ的存在,输出功率 达不到最大值。只有当φ=0时,输出

功率达最大值。因此为了使换能器上电压VRL与电流IRL同相   (φ=0),则必须在换能器上,并上或串上一个相抵消的抗。

对于压电换能器而言,即并上或串上一 个电感L0即可,而磁致伸缩换能器应并上或串上一个电容C0。

  阻抗匹配:为了使功率放大器输出额定功率最大;在电源电压给定条件下主要取决于负载阻抗。一般在D类开关型功放

中其发生器变压器初级等效负载Rl'上的输出功率表达式,式中,VAm为等效负载上的基波幅度;vcc为电源电压;vces为功

放管饱和压降,故为了保证系统有一定功率余量(因输出变压器,末级匹配回路及晶体管损耗电阻都有损耗,po' 需要乘上

一个约等于1.4—1.5的系数。即输出功率po为1.5Po';从上式可知,在电源电压给定之后,输出功率的大小取决于等效

负载RL’。目前大多数功率超声发生器的负载为压电型换能器,其阻抗约为几十欧姆至几百欧姆间,为了要达到要求的额定

功率,因此需要对换能器负载RL进行阻抗变换。由高阻抗变换为低阻抗。一般常用的方法,通过输出变压器的初次级线圈的

匝数比进行变换。变压器次初级匝数比为n/m,则输出功率PO时的初级电阻。

  举例:要求一发生器输出在换能器上的功率为1000W,设直流电VCC为220V,VCES=10V,功率应留有一定余量,则
PO=1.5PO'=1500W。则变压器初级的6.5Ω。若换能器谐振时等效电阻RL=200Ω,则输出变压器次级/初级圈数比以上称谓

阻抗变换,是通过输出变压器实行的。 输出变压器是超声波发生器阻抗匹配、传输功率的重要部件,它的设计与绕制工艺

对发生器的工作安全是十分重要的。它不仅会以漏感、励磁电流等方式影响电路的工作,其漏感还是形成输出电压尖峰的主

要原因。为此,在设计时,应选取具有高磁通密度B,高导磁率μ,高电阻率ρc和 低矫顽力Hc的高饱和材料作铁芯。一般

在防止高频变压器的瞬态饱和时,在设计时要注意如下几点:

  1、要考虑“集肤效应”的影响  
在高频工作时,流过导线的电流会产生“集肤效应”。这相当于减少了导线有效截面积,增加了导线的电阻,从而引起导线

的压降增大,导致变压器温度升高,结果增大了变压器进入饱和的危险性,建议采用小直径的多股导线并绕的方法。

  2、要保证初级电感量足够大
一般要求变压器初级阻抗应满足下式关系:WLl≥15RL',其中RL' 为次级负载所算到初级边的等效电阻值,WLl为初级电感

感抗,若初级电感量太小,励磁电流将比较大,励磁电流过大,变压器的损耗将增加,温升随之增高,从而降低Bs,使变压

器进入饱和的可能性增大。

   3、工作磁通密度B的选取
铁芯材料的磁感应增量ΔB愈大,所需线圈匝数愈少,直流电阻R也愈小,从而线圈的铜损 Pm也愈小。ΔB取得高时,传输的

脉冲前沿就愈陡。因此,在设计变压器时,选取高磁通密度的材料作铁芯,这对降低变压器的损耗、减小体积和重量都是很

有利的。为了避免在稳态或过渡过程中发生饱和,一般选取工作磁通密度B≤Bs/3为宜,这里Bs为磁芯的最大和磁通密度。

 



 

换能器测试方法
超声波振动系统最主要的参数是谐振频率f,自由电容CT,动态电阻R1,谐振频率是换能器最常用的工作频率。驱动电源(又叫电箱、波箱),变幅杆、模具都要配合这个频率。 
自由电容就是换能器两端的电容量。因为压电陶瓷元件可以看成是绝缘体,换能器事实上是通过充放电的形式工作的,故电容量的大小对驱动电源的匹配就有决定性的影响。 
动态电阻可以看成是换能器在理想状态下的损耗量。一般可以认为动态电阻越小越好。但有一条原则必须记住:动态电阻小的换能器不一定好,动态电阻大的换能器一定不好。
(一)、恒压源传输测试线路。 
其特点是设备要求不高,测试原理简单明了。手动测试速度慢,精度差。 
图中分压电阻Ri的的阻值与信号发生器的输出阻抗相匹配。一般取RT1=RT2,终端电阻RT2的取值应与换能器的动态电阻R1相应,参考值为5.1Ω。A-B 间的分布电容CAB远低于换能器的自由电容CT,分布电容CT1、CT2的电抗,应满足:1/ωCT1>>RT1,1/ωCT2>>RT2。。 
调节信号发生器频率使终端电压表指示最大,此时的频率为换能器的串联谐振频率fs,即我们通常所说的换能器频率。记下终端电压表的指示,用可变电阻器替代换能器,调节它的阻值使终端电压指示与原来相同,此时可变电阻器的阻值即为换能器的动态电阻R1。。 
(二)、阻抗分析仪测试
其特点是设备贵,要配备电脑。它能自动测试,速度快,精度高,测试数据全。一般只要连线后,给定测试频率范围,电脑会自动扫频工作,自动找到谐振频率,自由电容,动态电阻。还会同时给出反谐振频率,电导电纳值,等效电感,机械品质因素Qm等。

 

  • 成立时间:2011
  • 经营模式:生产加工
  • 所在地区:广东 东莞
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