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1、大功率超声波技术,1.1超声波的定义,声音的频率范围是很宽的。但是一般只有在2020000Hz范围内的声音才能引起人的听觉,频率高于20000Hz的声波就叫超声波。,检测超声,功率超声,信息载体,能量载体,金属探伤,水下定位,医学诊断,微电子,空化效应,机械效应,热效应,化学效应,超声波,声化学,1.2换能器的定义,超声波换能器是实现电能、机械能或声能从一种形式的能量转换为另一种形式的能量的装置称为换能器，也称有源传感器。其中最成熟可靠的是以压电效应实现电能与声能相互转换的器件，称为压电换能器。,60kHz,声波,大功率超声波频段,非大功率频段,2.1 大功率超声波柱形换能器,2.2换能器特性
2、,换能器是超声波设备的核心器件，其参数特性决定了整个设备的性能。超声波换能器，除了磁致伸缩结构以外就是常用的夹心式换能器。这种夹心换能器在负荷变化时产生稳定的超声波，是获得功率超声波驱动源的最基本最主要的方法。,2.3换能器主要形式和应用,根据不同的设计超声波换能器的形式主要有：1.柱型（NTK型） 2.倒喇叭型（必能信型） 3.钢后盖型 4.中间夹铝片型主要适用于超声波塑料焊接机、超声波切割机、超声波金属焊接机，超声波清洗机，超声波声化学设备等。,2.4换能器组成,1.中央压电陶瓷元件 2.前后金属盖板 3.预应力螺杆 4.电极片 5.绝缘管,2.5换能器特点,效率高：机械品质因素高，在谐振
3、频率点工作可获得极高的电声转换效率; 振幅大：振速比高，前盖板振幅大，比普通换能器出力大25%; 稳定性好：正常使用下，换能器寿命20000小时以上; 耐热性好：谐振阻抗小、发热量小、使用温度范围广。,2.6适用范围,适用于日本、台湾等类型的超声波驱动电源，可连续工作、间歇工作。适用于功率超声的所有应用方式。,3.1超声波设备的安全性(1),本设备对人体安全无辐射超声波是一种机械波，由于超声波直接作用在液体中，超声波透过液体、容器壁、空气才能进入人体中，这些界面的反射系数都大于90%，其进入人体的超声波总量极小，小于医用B超的辐射强度。总所周知，B超是可以对胎儿使用的，超声设备对人体是安全的。
4、,超声波进入液体的能量为100,通过液体传递到容器上的能量约为10,通过容器传递到空气中的能量约为1,从空气中进入人体的能量约为0.01,3.2超声波设备的安全性(2),超声波与液体接触会产生一定程度的噪声由于超声波进入液体中会产生空化效应，导致产生大量的噪声，您所听到的噪声不是超声波，其频率在1kHz左右，如果感觉噪声强度太大，建议在设备使用时带上耳塞。 驱动电源输出信号为高压超声波驱动电源输入为高压信号，使用过程中需控制环境温度、湿度及粉尘等，不可随意拆卸设备，以防高压触电。,3.3换能器基础知识（一）,陶瓷片的颜色对使用性能有何影响？最常用的颜色是什么？ 答：市场上主要使用三种颜色的晶片
5、，分别是黄、灰和黑色。 黄色和灰色一般用于脉冲式工作，其瞬间爆发率较好；而黑色一般用于连续性工作，连续工作的稳定性较好。 在使用上，建议您选择和之前使用颜色相同的换能器，或根据您的使用情况，由我们向您推荐适合的换能器。,3.3换能器基础知识（二）,换能器的频率跟尺寸有什么关系？答：频率越高长度越短，直径越大功率越大。,3.3换能器基础知识,换能器的材料是什么？答：制作超声波换能器常用的三种材料：铝合金、钢合金、钛合金。,3.3换能器基础知识,特殊需要的换能器，是否可以加工？答：可以定做加工。请将您的要求写下来，包括产品用途、尺寸、功率、效果、使用的目的等，通过传真发给我们，我们会针对您的需要仔
6、细讨论，然后给您回复。,3.3换能器基础知识,人体长期接触超声波，有什么危害？如何避免危害？ 答：没有什么危害。首先超声波是一种机械波，不是电磁波，不具有辐射污染，只要不去触碰它，就不会有带来什么影响；平时到医院所接触的彩超就是超声波，胎儿都可以做彩超，可见超声波对人体没什么影响。所以不必担心，正常使用即可。,3.4倒喇叭换能器,主要特点： 效率高：机械品质因素高，在谐振频率点工作可获得极高的电声转换效率。 振幅大：经电脑优化设计的结构，振速比高，前盖板振幅大。 功率大：在预应力螺杆的作用下，压电陶瓷的能量得到最大程度的发挥。 耐热性好：谐振阻抗小、发热量小、使用温度范围广。可靠性高寿命长。,
7、3.4倒喇叭换能器,3.4倒喇叭换能器和柱形换能器的不一样的特性,柱形换能器适和连续性工作倒喇叭换能器的爆发性特别好，在瞬间的输出振幅上可以很大。,3.4超声波换能器的使用须知,1.试用效果不好怎么办？2.匹配概念和操作3.各部件装配的注意事项4.换能器使用温度,超声波核心部件知识介绍,杭州成功超声设备有限公司,演讲人：华大成,焊接夹心式压电换能器,焊接：专用于超声波塑料焊接机为主的部件 夹心：夹心式的结构 压电：核心部件为压电陶瓷 换能器：能量转换的部件,换能器易做难精,易做：结构简单，组成部件单一 难精：组成部件精度要求高，装配工艺复杂，一致性制作困难。,换能器发展简史,经典声学与乐器 声
8、学与电学的结合产生了换能器 压电效应的发现 夹心式换能器的出现 现代超声换能器,换能器分类与命名规则,换能器的声学基础知识,基本概念： 超声波是声波的一种，换能器是一种基本的声学元件。 基本参数（三个）： 谐振频率：换能器的谐振频率 动态电阻：换能器机电等效电阻 自由电容：换能器机电等效电容,换能器的声学基础知识,基本概念： 超声波是声波的一种，换能器是一种基本的声学元件。 基本参数（三个）： 谐振频率：换能器的谐振频率 动态电阻：换能器机电等效电阻 自由电容：换能器机电等效电容,换能器振动的性质和基本结构,超声波本质就是一种振动,换能器部件的重要性,换能部件： 压电陶瓷的特性对换能器直接影响
9、 其他组件： 中心螺杆、螺帽、阀体、阀盖、电极片,换能器的测量与分析方法,测量需要专业设备 小信号下基本参数的测量： 频率、电阻、电容等 大功率下基本参数的测量： 功率、振幅问题来了,为什么没有行业或者国家标准？ 标准对于我们行业的意义？,功率超声研究现状,查阅过去十年功率超声发表文献我们发现： 压电式换能器的结构已经趋于统一，无明显变化。 功率超声应用方面的研究逐步增多。 企业在研究成果转化上发挥着越来越大的作用,国外标准现状,国外较大规模的超声波设备企业制定相关标准，如BRANSON、DUKAN、NTK、精电舍、海尔曼等 其细节的标准没有公开，所公开的标准非常宽泛和粗放。,目前市场认可的换
10、能器标准,客户根据自己特点对提出要求，但由于客户水平参差不齐，换能器供应商非常被动。就目前所知，就杭州成功超声制定了自己的企业标准,柱型换能器的结构,柱型换能器的特点和适用场合,特点：工作稳定、出力大，适用于国内大部分超声波整机制造商适用场合：主要与日本、台湾式的电源（发生器）匹配,倒喇叭换能器的结构,倒喇叭换能器的特点和适用场合,特点：工作稳定、出力极大，匹配II型变幅杆适用场合：主要与美式的电源（发生器）匹配,其他类型换能器的结构,其他换能器的特点和适用场合,特点：根据不同的工况和适用对象决定，一般由客户提出要求适用场合：中间夹铝和钢后盖的一般和欧式的电源（发生器）匹配,与其他超声波核心部
11、件的关系,主要组成部件 换能器 变幅杆 工具头 驱动电源,换能器的不同应用领域,超声波焊接换能器 要求出力大，爆发力强，适合间歇性工作 超声波声化学换能器 要求出力均匀，带复杂启动能力强，适合长时间连续工作 其他应用领域换能器 根据客户的实际工况,换能器的功率描述,功率是客户最关心的数据之一 参数表上的功率指换能器的极限功率 换能器的功率一般和压电陶瓷直径、数量有关 决定实际输出功率的因素：系统内耗、输出振幅，输出频率，负载特点。,超声波发生器概述,超声波发生器，又叫做超声波驱动电源，是超声波最重要的核心部件之一超声波发生器是用于驱动超声波换能器（振动部件）工作的,超声波发生器分类,模拟电源数
12、控电源,超声波模拟发生器,上世纪90年代已经发展成熟 国内大部分厂家采用 匹配适应能力弱，易造成换能器损坏 自身容易损坏 价格便宜,超声波数控发生器,国外已经全部采用 国内研发较国外落后10-20年 国内几乎没有厂家使用 匹配适应能力强 研发难度极大 价格与模拟电源一致或偏高,超声波发生器不同特点,超声波电加振,电加振：是指超声波振动子（换能器+变幅杆）与驱动电源（发生器）联合销售为什么要这么做？,数控电加振销售的产品角度,两者必须联合使用两者的匹配是超声波系统质量的关键解决大量的因客户匹配不佳造成售后废掉客户能力，使客户依赖度更大,电加振销售的客户角度,我公司把系统匹配好出厂，省去客户的匹配过程。数控电源品质更佳，各方面性能全面超越模拟电源同一个厂家采购，售后等有保证。价格基本与模拟电加振一致,超声波产业链介绍,低附加值，高竞争性。较大的企业一家，中小型企业数十家，主要是资金门槛,高附加值，中等竞争性。较大的企业一家，中小型企业十多家。以技术门槛为主，资金门槛为次,低附加值，高竞争性，至少有1000家以上,低附加值，高竞争性，至少有500家以上,中等附加值，高竞争性，至少有100家以上,中等附加值，中等竞争性，至少有100家以上,超声波焊接机简介,结构作用特点,请您提出宝贵意见 谢谢！,
