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超聲波振動(dòng)篩換能器性能優(yōu)劣的判斷標準
文章出處：原創(chuàng )
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發(fā)表時(shí)間：2016-07-16 01:51
評定一個(gè)超聲波振動(dòng)篩換能器或振動(dòng)系統的性能優(yōu)劣，需要從參數和導納曲線(xiàn)圖兩方面進(jìn)行分析：
一、參數
1、機械諧振頻率（Fs）： 即振動(dòng)系統的工作頻率、設計中應盡可能接近期望值，并且必須與電源工作點(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。對于清洗或焊接振子來(lái)說(shuō)，一般在5Ω-20Ω之間。如果太大的話(huà)，振子或振動(dòng)系統工作會(huì )有問(wèn)題，如電路不匹配或轉換效率低、振子壽命短。
3、機械品質(zhì)因素（Qm）： 以電導曲線(xiàn)法確定，Qm＝Fs /(F2－F1)，Qm越高越好，因為Qm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(wú)法匹配。對于清洗振子來(lái)說(shuō)，Qm值越高越好，一般來(lái)說(shuō)，清洗振子的Qm要達到500-1000之間，太低的話(huà)，振子效率低，太高的話(huà)，電源無(wú)法匹配。對于超聲焊接或加工來(lái)說(shuō)，振子本身的Qm值一般在50-1000左右，整機系統在1500-3000，太低的話(huà)，振動(dòng)效率低，但是也不能太高，因為Qm越高，工作帶寬越窄，電源難以匹配，即：電源難以工作在諧振頻率點(diǎn)，設備無(wú)法工作。
4、自由電容（CT）： 壓電器件在1kHz頻率下的電容值，此值和數字電容表測得的值是一致的。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C0進(jìn)行平衡。在清洗機或超聲加工機器的電路設計中，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)調諧和串聯(lián)調諧。
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很大，如果反諧振阻抗Zmax很低，則振子有問(wèn)題。
二、圖形
超聲波振動(dòng)篩換能器或振動(dòng)系統的振動(dòng)性能可以直接通過(guò)對數坐標圖進(jìn)行判斷，比較直觀(guān)，很實(shí)用。
1、正常的情況下，導納圓與電導曲線(xiàn)如下圖，導納圓為單圓，對數坐標圖只有一對極小值和極大值：
一、參數
1、機械諧振頻率（Fs）： 即振動(dòng)系統的工作頻率、設計中應盡可能接近期望值，并且必須與電源工作點(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。對于清洗或焊接振子來(lái)說(shuō)，一般在5Ω-20Ω之間。如果太大的話(huà)，振子或振動(dòng)系統工作會(huì )有問(wèn)題，如電路不匹配或轉換效率低、振子壽命短。
3、機械品質(zhì)因素（Qm）： 以電導曲線(xiàn)法確定，Qm＝Fs /(F2－F1)，Qm越高越好，因為Qm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(wú)法匹配。對于清洗振子來(lái)說(shuō)，Qm值越高越好，一般來(lái)說(shuō)，清洗振子的Qm要達到500-1000之間，太低的話(huà)，振子效率低，太高的話(huà)，電源無(wú)法匹配。對于超聲焊接或加工來(lái)說(shuō)，振子本身的Qm值一般在50-1000左右，整機系統在1500-3000，太低的話(huà)，振動(dòng)效率低，但是也不能太高，因為Qm越高，工作帶寬越窄，電源難以匹配，即：電源難以工作在諧振頻率點(diǎn)，設備無(wú)法工作。
4、自由電容（CT）： 壓電器件在1kHz頻率下的電容值，此值和數字電容表測得的值是一致的。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C0進(jìn)行平衡。在清洗機或超聲加工機器的電路設計中，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)調諧和串聯(lián)調諧。
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很大，如果反諧振阻抗Zmax很低，則振子有問(wèn)題。
二、圖形
超聲波振動(dòng)篩換能器或振動(dòng)系統的振動(dòng)性能可以直接通過(guò)對數坐標圖進(jìn)行判斷，比較直觀(guān)，很實(shí)用。
1、正常的情況下，導納圓與電導曲線(xiàn)如下圖，導納圓為單圓，對數坐標圖只有一對極小值和極大值：
2、異常情況下，導納圓與電導曲線(xiàn)如下圖, 導納圓圖上出現多個(gè)寄生小圓，對數坐標圖有多對極小值和極大值：
在以下的情況中，壓電陶瓷或換能器的導納圓與電導曲線(xiàn)會(huì )出現異常：
（1）超聲波振動(dòng)篩換能器在裝配時(shí)出現晶片裂。
（2）壓電陶瓷本身有問(wèn)題，如內部分層。
（3）超聲變幅桿、模具的設計或裝配出現問(wèn)題。
（4）超聲波振動(dòng)篩換能器同心度差造成的應力桿周?chē)慵嗯觥?
（3）超聲變幅桿、模具的設計或裝配出現問(wèn)題。
（4）超聲波振動(dòng)篩換能器同心度差造成的應力桿周?chē)慵嗯觥?
一般來(lái)說(shuō)，導納曲線(xiàn)圖和參數互相有關(guān)聯(lián)，如果振子的導納曲線(xiàn)圖正常，則R1較低，Qm較高，反之如果振子的導納曲線(xiàn)圖異常，一般R1較大，Qm較小。
