如何判断超声波震子好坏

Question

如题所述

Answer 1

首先要纠正的是：不是超声波震子，而是：超声波振子。
评定一个判断超声波震子好坏，需要从参数和导纳曲线图两方面进行分析：
什么是超声波振子?
超声波振子又称超声波振动子，行业内将换能器与变幅杆连接后的整体叫做振动子。超声波振子由压电陶瓷的压电效应实现电能与机械能(声波振动)的相互转换，并通过声阻抗匹配的前后辐射盖块进行放大的器件。
超声波振子由超声波换能器和超声波变幅杆组成。超声波换能器是一种能把高频电能转化为机械能的装置，超声波变幅杆是一个无源器件，本身不产生振动，只是将超声波换能器输入的振动改变振幅后再传递出去，完成了阻抗变换。
1)参数：
用阻抗分析仪可以评定压电陶瓷片、压电换能器、整个振动系统(换能器加上变幅杆、模具)等各种器件设备的性能优劣。用阻抗分析仪分析超声器件设备，最重要的几个参数如下：
Fs：机械谐振频率，即振动系统的工作频率、设计中应尽可能接近期望值，并且必须与电源工作点匹配。
对于清洗机，超声波振子的谐振频率一致性越高越好。
对于塑焊机或超声加工，变幅杆或模具设计不合理的情况下，超声波振子的谐振频率会偏离工作点。
R1：动态电阻，压电超声波振子串联支路的电阻，在相同的支撑条件下越小越好。对于清洗或焊接超声波振子来说，一般在5Ω～20Ω之间。如果太大的话，超声波振子或振动系统工作会有问题，如电路不匹配或转换效率低、超声波振子寿命短。
Qm：机械品质因素，以电导曲线法确定，Qm=Fs/(F2-F1)，Qm越高越好，因为Qm越高，超声波振子的效率越高;但Qm必须与电源匹配，Qm值太高时，电源无法匹配。
对于清洗超声波振子来说，Qm值越高越好，一般来说，清洗超声波振子的Qm要达到500～1000之间，太低的话，超声波振子效率低，太高的话，电源无法匹配。
对于超声焊接或加工来说，超声波振子本身的Qm值一般在500～1000左右，整机系统在1500～3000，太低的话，振动效率低，但是也不能太高，因为Qm越高，工作带宽越窄，电源难以匹配，即：电源难以工作在谐振频率点，设备无法工作。
CT：自由电容，压电器件在1kHz频率下的电容值，此值和数字电容表测得的值是一致的。这个值减掉动态电容C1就可以得到真正的静电容C0，C0=CT-C1。使用时要以电感对C0进行平衡。
在清洗机或超声加工机器的电路设计中，正确地平衡C0可以提高电源的功率因素，使用电感平衡有两种方法，并联调谐和串联调谐。
Fp：反谐振频率，压电超声波振子并联支路的谐振频率，在这个频率下，压电超声波振子的阻抗Zmax最大，如果反谐振阻抗Zmax很低，则超声波振子有问题。
2) 图形
阻抗分析仪提供五种坐标特性图，其中对数特性图对于压电器件的检测有重要的意义。压电超声波振子或振动系统的振动性能可以直接通过对数坐标图进行判断，比较直观，很实用。
正常的情况下，导纳圆为单圆，对数坐标图只有一对极小值和极大值：
异常情况下导纳圆图上出现多个寄生小圆，对数坐标图有多对极小值和极大值：
在以下的情况中，压电陶瓷或换能器的导纳圆与电导曲线会出现异常：
1)换能器在装配时出现晶片裂。
2)压电陶瓷本身有问题，如内部分层。
3)超声变幅杆、模具的设计或装配出现问题。
4)换能器同心度差造成的应力杆周围零件相碰。一般来说，导纳曲线图和参数互相有关联，如果振子的导纳曲线图正常，则R1较低，Qm较高，反之如果振子的导纳曲线图异常，一般R1较大，Qm较小。
对于换能器来说，往往有很多谐振点，第一振动、第二振动、第三振动等等，一般来说，第一振动(一般为厚向振动模式，用户所用模式)与第二振动相隔越远越好，因为第二振动为其他模式的振动(如弯曲、扭转等等)，在第一振动模式工作的时候，第二振动也会产生振动，从而影响换能器寿命，它们隔得越远，影响越小。

Answer 2

超声波清洗机振子受潮：可以用兆欧表检查，其中2脚为超声波换能器的正极， 3脚是换能器的负极而且与换能器的外壳相连。检查，2 3 脚间的绝缘 电阻值就可以判断基本情况，一般要求绝缘 电阻大于30兆欧以上。如果达不到这个绝缘电阻值，一般是换能器受潮，可以把换能器整体放进烘箱设定100 ℃左右烘干3小时或者使用电吹风去潮至阻 值正常为止。（对于密封式换能器，需要先 用手持砂轮机将不锈钢外壳剖开）


超声波清洗机换能器振子打火、陶瓷材料碎裂。可以用肉眼和兆欧表结合检查，一般作为应急处理的措施，可以把个别损坏的振子断开，不会影响到别的振子正常使用。


超声波清洗机振子脱胶：我们的换能器是采用胶结，螺钉紧固双重保证工艺，在一般情况下不会出现这种情况，由于螺钉的作用，振子脱胶后不会从振动面上落下，一般的 判断方法是用手轻摇振子的尾部，仔细观察振动面的胶水情况做出判断。一般振子出现脱胶以后超声波电源输出的功率正常，但是由于振子与振动面连接不好，振动面的振动效果不好，长时间后可能会烧坏振子。振子脱胶的处理方法是比较麻烦的， 一般情况只能送回生产厂家解决。避免振子脱胶最有效的方法是平时使用中注意不撞击振动面。


振超声波清洗机动面穿孔：一般换能器满负荷使用几年以后可能会出现振动面穿孔的情况，这是由于振动面的不锈钢板长时间高频振动疲劳所至，振动面穿孔说明换能器的使用寿命已经到了，一般只能更换。

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Answer 3

阻抗分析仪看导纳曲线或者阻抗曲线。测电容量是否发生大的变化，或者接到设备里面实测。本回答被网友采纳

Answer 4

我们厂的超声波振子，是由：LY12合金铝前盖，45钢后盖、镀镍再镀装饰铬，压电陶瓷晶片、台湾P43材料，预力螺杆、国标12.9级高强度螺丝，电极片、铍青铜和绝缘套管组装而成。故认为判断振子的好坏要从它的材料来看，成本高一点的相对于效果会更佳。