电工懂超声波吗

可以维修的，但最好施更换新的超声波换能器。

超声波是通过换能器将高频电能转换为机械振动。换能器的特性取决与选材和制作工艺，同样尺寸外形的换能器的性能和使用寿命是千差万别的。常用的大功率超声波换能器，应用于超声波塑料焊接机、超声波金属焊接机、各种手持式超声波工具、连续工作的超声波乳化均质器、雾化器、超声波雕刻机等设备。常用的 15KHz 20KHz 28KHz 35KHz 40KHz 55KHz 70KHz等产品 还可以根据客户特殊要求设计制作非标换能器，以满足各种需求

超声波换能器，其实就是频率与其谐振频率相同的压电陶瓷，利用的是材料的压电效应将电能转换为机械振动。一般情况下，先由超声波发生器产生超声波，经超声波换能器将其转换为机械振动，再经超声波导出装置、超声波接收装置便可产生超声波。

超声波换能器的应用：

(1)超声波清洗机利用超声波在清洗液中不断地进行传播来清洗物体上的污垢，其超声波振动频率便是由超声波换能器决定的，可根据清洗物来设定不同的频率以达到清洗的目的。

(2)超声波焊接机利用超声波换能器产生超声波振动，振动产生摩擦使得焊区局部熔化进而接合在一起。

(3)超声波马达中并不含有超声波换能器，只是将其定子近似为换能器，利用逆压电效应产生超声波振动，通过定子与转子的摩擦进而带动转子转动。

(4)超声波减肥利用超声波换能器产生机械振动，将脂肪细胞振碎并排出体外，进而达到减肥的效果。

2、压电陶瓷片加锡，先对压电陶瓷片铜/钢基片加锡，由于铜/钢基片散热快，锡不能加多，只是焊接时间延长，一般要在2.5秒以上的时间才能让锡点可靠的附着在铜/钢基片上。再对镀银涂层加锡，要求锡焊点小，加锡时间小于1.5秒即可。

大功率换能器大致有两种，磁致伸缩类、压电陶瓷类。磁致伸缩类换能器在国内很少见。一般用来研究用。工业化上用的相当的少。这里就不多讲了。压电陶瓷类，是大功率超声换能器用的做广泛的。其功率大，成本低，制作相对容易等特点，使其在大功率超声行业中占据了极大份额。

压电陶瓷类换能器的结构大致如下：中央压电陶瓷元件，前后金属盖板，预应力螺杆，电极片以及绝缘管组成。根据不同的设计，超声波换能器的形状主要有柱型(前后金属盖板直径相同)、喇叭型(前盖板直径通过弧型过度缩小)、柱型中间有节等结构形状。

具体形状可以找家专业生产压电陶瓷换能器的厂家看下。如杭州成功超声设备有限公司

因换能器品种繁多，本文只提供部分换能器参数。

①谐振频率：f，单位：KHz

该频率是指用频率发生器，毫伏表等通过传输线路法测得的频率，或用阻抗特性分析仪等类似仪器测得的频率。一般通称小信号频率。与它相对的是上机频率，即客户将换能器通过电缆连到驱动电源上，通电后空载或有载时测得的实际工作频率。因客户的匹配电路各不相同，同样的换能器配不同的驱动电源表现出来的频率是不同的，这样的频率不能作为订货依据。

②换能器电容量：CT，单位：PF

即换能器自由电容，一般可用电容电桥在400Hz-1000Hz的频率下测得，也可用阻抗特性分析仪类似仪器。再简单点，用一般的便携式电容表测量也可满足要求。

③换能器工作方式

因加工方式和要求不同，换能器的工作方式大致可分为连续工作（花边机，CD套机，拉链机，金属焊接等）和脉冲式工作（如塑焊机），不同的工作方式对换能器的要求是不同的。一般而言，连续式工作几乎没有停顿时间，但工作电流不是很大，脉冲工作是间歇式的，有停顿，但瞬间电流很大。平均而言，两种状态的功率都很大的。

④换能器型式和最大功率

整机厂家可能对于不同用途和目的的机器的标称功率有不同的规定，换句话说，同样的换能器用在不同的机器上标称功率可能是不同的。为避免产生岐义，客户应详细说明换能器的结构型式，如柱型、倒喇叭型等，及压电陶瓷晶片的直径和片数。

⑤安装和配合尺寸

主要有变幅杆材质，表面处理方式，形状。换能器与变幅杆连接螺纹，变幅杆与模具连接螺纹，变幅杆法兰盘处直径、厚度、缺口或螺孔数量和位置。

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。

做热表的话，影响大的就是压电陶瓷材料和制作工艺了。

知识点：压电陶瓷是一种基于压电效应，是能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料。

目前，超声传感器主要分为两种，一种是基于压电效应的压电传感器，另一种是基于磁致伸缩效应的磁致伸缩传感器。

运用压电效应原理的超声波传感器，其常用的压电材料主要为石英晶体、锆钛酸铅系压电陶瓷等。在压电材料切片上施加交变电压，使它产生电致伸缩振动，就能产生超声波。

压电陶瓷是一种基于压电效应，能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料。

压电效应是某些晶体和压电陶瓷所具有的性质，在某些电介质上加载负荷后，使其产生极化现象，在其表面上，正负电荷会发生分离。当去除外力后，如果极化现象不消失，就称为正压电效应；相反，当在电介质的极化方向上施加电场，电介质也会发生变形，但是当电场去掉后，电介质的变形也随之消失，这种现象就称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。

压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号。锆钛酸铅系（PZT）压电陶瓷是目前使用最广，能够最有效地实现机械能与电能转换的压电陶瓷，所以在现代工业上有着广泛的应用，占据着压电陶瓷总产量的70%。

PZT压电陶瓷晶体在居里温度以上时，其结构为立方晶系钙钛矿型，到居里温度时，发生相变并发生自发极化转成四方铁电相。PZT的晶格常数随组成的不同而不同，在四方铁电相区域，随着Zr含量的增加，晶胞的体积会随之相应增大，就具有良好的机电耦合系数和机械品质因数。

另外，由于PZT体系压电陶瓷含有大量重金属铅Pb，对生态环境造成不利影响，因此，找出合适的无铅材料逐步取代PZT压电陶瓷是现在压电陶瓷领域研究的重点。

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