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各種超聲波電源、超聲波換能器、超聲波模具的

文章出處: 人氣：發(fā)表時間：2018-01-13 23:28

　　淺談超聲波換能器與超聲波電源發(fā)生器的頻率、功率、阻抗、容抗的匹配

　　

　　讓超聲波換能器和超聲波發(fā)生器驅動電源、超聲波模具良好配合以形成一臺完整的超聲波設備可以簡稱為匹配。由于匹配對整機性能的影響是決定性的，無論怎樣強調匹配的重要性都不為過。匹配最主要考慮的因素是換能器的電容量，其次是換能器的頻率。

　　需要強調的是，超聲波換能器本身不是一個能量發(fā)生器，它只是一個能量轉換器。是將電能轉換為聲能 ( 機械能 ) ，在輸入 ( 驅動電源 ) ，輸出 (增幅器，超聲波模具 ) 良好匹配的前提下，它可以轉換(輸出)很大的能量。

　　輸入匹配是指換能器與超聲波電源的匹配，若輸出匹配好而輸入匹配不好，則表現(xiàn)為換能器無力，焊不牢。若輸出匹配不好而輸入匹配好，則換能器會過載，造成晶片錯位開裂，破碎，螺桿斷，鋁裂或燒電箱功率管。舉個例子，就像汽車在空擋狀態(tài)下猛踩油門，發(fā)動機肯定容易損壞的。

　　換能器與驅動電源的匹配主要有 4 個方面，即阻抗匹配、頻率匹配、功率匹配、容抗匹配。

　　頻率匹配同樣也非常重要。這首先是因為超聲換能器只能工作在他的諧振頻率點，所以驅動電源、變幅桿、焊接模具(工具頭)都應該在這個頻率下工作。一般而言，我們希望這個差別最大不超過 ± 0.1khz ，能小一點就更好。我們強烈建議您配套焊接模具(焊頭)的頻率低于振動子頻率 0.1khz 左右(小信號頻率)。也就是說，若原振動子小信號測量的頻率是 14.85 khz ，則連上模具后再測頻率為 14.75 khz 最為理想。同時就應考慮到，超聲波換能器接上變幅桿和模具頭后，系統(tǒng)的諧振頻率峰會變得很尖銳，也即帶寬很窄，機械品質因數(shù)很大，頻率偏移一點都會造成阻抗很大的增加。表現(xiàn)在驅動電源上就是電源(振幅表電功率)很大或過載保護。若剛好這時是空載調機，則很可能會造成晶片錯位，晶片裂或中心螺桿斷。

　　功率匹配和阻抗匹配主要是考慮到超聲波焊接系統(tǒng)是間隙式工作，負載變化極大，焊接時要有足夠的功率輸出，空載時要控制在最小振幅。否則，就像前面提到的，空載時輸入很大，則損壞換能器。滿載時功率上不去，焊不牢還是沒用的。
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