超声波换能器的结构是怎样的?
使用超声波换能器最主要考虑的问题就是与输入输出端的匹配,其次是机械安装和配合尺寸。换能器的频率相对而言还比较直观些。该频率是指用频率(函数)发生器,毫伏表,示波器等通过传输线路法测得的频率,或用网络阻抗分析仪等类似仪表测得的频率。一般通称小信号频率。客户将超声波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。因客户匹配电路各不相同,同样的超声波换能器在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讨论的依据。 1、使用超声波换能器时易出现的问题使用时常见的问题是晶片开裂、无力、过载、电极片打火、电极片开裂、发热、漏波、晶片错位。此类问题的出现,原因可以归为三类。其一是客户的驱动电源或模具及装配有问题,其二是我们的换能器及变幅杆有问题,第三是双方的产品都没有问题,但不匹配。 第一种情况:客户的驱动电源或模具有问题我们建议客户积极的查找原因,或与我们公司技术人员沟通,尽快改进。第二种情况:我们的超声波换能器及变幅杆有问题这种情况也会发生,只不过发现的可能性比较小。我们公司专业生产各种生产大功率超声波换能器,变幅杆所有的产品质量在国内都处在较高的水平。而且同时有 ISO9000 质量认证体系和严格的工艺和检验,我们超声波换能器产品的质量是有保证的。我们出厂产品的合格率是 100% 。第三种情况:双方的产品都没有问题,但不匹配。这是最常见的,就是客户的驱动电源是好的,超声波换能器也是好的,组装也是正常的,但是各部分不匹配。引起不匹配的主要参数是超声波换能器的频率和电容量。针对这一情况,解决的办法是客户调整自己的驱动电源的匹配参数以适合我们的超声波换能器,第二个办法是客户再仔细研究一下自己的机箱和原来使用的换能器的各项参数,总而言之,只要你能提供准确的参数要求,我们可以保证提供给您合适的换能器。 2、 超声波换能器各部件装配注意事项 超声波振动系统的各个部件,如换能器、变幅杆、工具头等主要部分是通过中心螺栓连接的。 1 、 检查接触面应平整光滑无伤痕,若有伤痕,用零号以上的金相砂纸轻轻打磨。要求既能将缺陷磨平,又不破坏接触面的平面度。2 、 用易挥发无腐蚀性的清洁剂清洁螺丝、螺孔和接触面。3 、 彻底清洁螺丝、螺孔和接触面。4 、 所有连接螺孔应垂直于接触面。5 、 拧紧前在接触面上涂薄薄一层黄油或凡士林注意不要涂到连接螺丝及螺孔上。6 、小心地将二个部件拧紧。根据连接螺丝规格的不同,控制合适的拧紧力矩。在可能的情况下,应拧的适当紧一点。7、若重新松开结合面后应该看不到有任何伤痕。8 、用手摸振动系统振幅均匀,无怪声,无局部严重发热。9 、工作一段时间后重新送开结合面应没有氧化或烧蚀痕迹,否则就说明此处接触不好,超声波能量在这里损失严重。3、 超声波换能器的工作温度超声波换能器使用时会发热,这主要是由三个原因引起的。其一是被焊工件会发热或被超声波处理的物质会发热,或模具(工具头)、变幅杆长时间工作会发热,这些热量都会传递到换能器上。其二是换能器本身的功率损耗。既然做不到能量转换效率 100% ,损耗的那部分能量必然转换成热量。温升会导致超声波换能器参数变化,逐渐偏移最佳匹配状态,更严重的是温升会导致压电陶瓷晶片性能的劣化。这反过来又促使超声波换能器工作状态更坏,更快地升温,这是一个恶性循环。所以我们必须给以超声波换能器良好的冷却条件,一般是常温风冷;如有必要,也可采用冷风风冷。在正常情况下,这两点引起的温升也是正常的,在正常的冷却条件下,不会有大的问题。
换能器陶瓷片问题只是造成零飘的原因之一,其它原因也会造成流量计零飘。
超声波流量计的测量原理、测量形式、传感器结构、测量电路 都不止一种。产生零飘的原因也是多方面的。
早期的超声波流量计,测量不准的原因中,传感器所占比重较大。
仅就传感器(换能器)来说:
时差、频差法测量,要求两只(一对)传感器的收发频率的性能基本一致,如果发生不同步的性能改变,就会造成零飘。而这种性能改变不仅和换能陶瓷有关,和安装方式、管道特性等也有关系。例如:管道内集气、结垢,外装传感器受温度影响变形、传导胶脂干涸 等等。
多普勒式测量,同样会受到安装方式、管道特性的影响。
某些单晶材料的结构具有非对称特性,当这些材料在外加应力作用下发生应变时,其内部晶格结构(变形)的变化将破坏原来的电中性宏观状态,产生极化电场(电化),所产生的电场(电极化强度)与应变的大小成正比。这种现象被称为正压电效应,是1880年居里兄弟发现的。
随后,在1881年,人们进一步发现这种单晶材料也具有逆压电效应,即当正压电效应的材料受到外加电场的作用时,会有应力和应变产生,其应变与外电场的大小成正比。因压电换能器电声效率高、功率容量大以及结构和形状可以根据不同的应用分别进行设计,在功率超声领域应用广泛。
扩展资料:
压电换能器的主要特点是电声转换效率高,特别是接收灵敏度高,但其机械强度低(脆性大),因此在高功率应用中受到限制(不过目前的最新技术已能达到数百瓦到上千瓦的声辐射功率)。另外,一些单晶材料容易溶于水而失效(水解)。
压电换能器是不分正负极的。因为压电换能器是交流驱动的。但是,与清洗和焊接传感器一样,为了方便起见,与前后盖板连接的电极通常被视为负电极。用于检测的传感器,如果是金属外壳,通常将金属外壳与压电传感器连接,当屏蔽用,这个当负极。
参考资料来源:百度百科-压电式换能器
参考资料来源:百度百科-压电陶瓷换能器