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超聲波換能器(俗稱“超聲波振子”或者“超聲波振頭”)是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換器件，它具有電學(xué)和機(jī)械兩種端口。電端口為振子通過電匹配電路與超聲波發(fā)生器相連接。機(jī)械端口為超聲波振子通過聲學(xué)匹配元件與聲學(xué)負(fù)載(清洗槽、清洗媒質(zhì)、工件等)相連接。超聲波清洗機(jī)屬于大功率超聲波應(yīng)用范疇,更關(guān)注的是電端口匹配原理與應(yīng)用。也就是說超聲波發(fā)生器始終會(huì)遇到與超聲波振子(或者超聲波振板)的阻抗匹配問題。

超聲波振子的電匹配要完成兩項(xiàng)主要任務(wù):其一是把超聲波振子的阻抗值變換成超聲波發(fā)生器所需要的阻抗值，通常稱之為“變阻匹配”;其二是調(diào)諧作用，也即利用感性元件來消除超聲波振子的容性阻抗，也稱之為“調(diào)諧匹配”。

超聲波清洗換能器的參數(shù)：

居里點(diǎn)溫度Tc：

PZT壓電陶瓷晶片達(dá)到居里點(diǎn)溫度T時(shí),該壓電陶瓷片體就會(huì)發(fā)生相變,即馬上失去壓電效應(yīng)。超聲波清洗機(jī)用壓電陶瓷片PZT-4(A)Tc,330℃;PZT-4(B)T,325℃;PZT-8(A)Tc,315℃;PZT-8(B)Tc,320℃。實(shí)際應(yīng)用中大都建議在安全溫度的極限T<1/2(Tc一0℃),一般規(guī)定 T為120℃。若超過最大容許溫度,壓電陶瓷晶片的劣化和連鎖反應(yīng)速度是始料不及的,其后果是晶片爆裂,超聲波換能器損壞。

機(jī)械諧振頻率Fs：

機(jī)械諧振頻率即換能器的工作頻率,該頻率在使用中應(yīng)盡可能接近期望值,因?yàn)樵赒值不是很高的情況下,超聲波振子都有一定的頻率適應(yīng)范圍,而且為了方便與超聲波發(fā)生器驅(qū)動(dòng)相匹配(發(fā)生器的工作頻率一般允許合格范圍在士0.5kHz之內(nèi))。

動(dòng)態(tài)電阻R1:
動(dòng)態(tài)電阻指換能器或壓電陶瓷的等效電路中,串聯(lián)支路的電阻,在條件相同的情況下選擇中、低頻段換能器的動(dòng)態(tài)電阻為 15~250,高頻段換能器在130~800kHz頻段,動(dòng)態(tài)電阻R≤300(個(gè)別公司的動(dòng)態(tài)電阻R≥350)。

機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm：
機(jī)械品質(zhì)因數(shù)指換能器在諧振狀態(tài)下振動(dòng)振幅的放大能力,這是一個(gè)無量綱因數(shù)。機(jī)械品質(zhì)因數(shù) Qm值越大,超聲波振子的電聲轉(zhuǎn)換效率越高,但是振子的帶寬也越窄,振子的頻率適應(yīng)范圍窄會(huì)導(dǎo)致多振子不易協(xié)同工作。一般將清洗機(jī)換能器的Qm值控制在800~1000內(nèi),根據(jù)使用場合的不同,可以適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)大Qm值范圍。這個(gè)參數(shù)在超聲清洗的應(yīng)用中卻非常有價(jià)值。

PZT-4（P4）適用于超聲波清洗和無損檢測轉(zhuǎn)換器，它具有高耦合系數(shù)，中等的機(jī)械品質(zhì)因素和優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性，并可以承受共振時(shí)產(chǎn)生的較大振幅。轉(zhuǎn)換器的能量輸出（在水下單向輸出）范圍可介 7-10 W/cm2。陶瓷元件的最高操作溫度不得超過125 °C, 其抗壓強(qiáng)度取決于安裝條件（負(fù)荷應(yīng)均勻分布） ，在連續(xù)受壓模式下通常最大可以達(dá)到70MPa。

PZT-8  (P8 )是為那些需在單位面積下承受大載荷的轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)的，這種材料結(jié)合了高機(jī)械品質(zhì)因素、高耦合系數(shù)及低介質(zhì)損耗。它還具備較好的抗退極化特性，所以 P8特別適合大功率換能器。通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)超過2kw的主動(dòng)功率輸出。這種轉(zhuǎn)換器主要用于超聲波焊接和超聲波加工設(shè)備中，也可用于高性能超聲波清洗設(shè)備中?；谵D(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)和耦合方法，超聲波清洗系統(tǒng)的配置范圍為主動(dòng)功率輸出介于10-20W/cm2（水下單向發(fā)射），最高工作溫度為125 °C, 最大連續(xù)抗壓強(qiáng)度（假定負(fù)荷均分布）約為125MPa。