超音波トランスデューサの品質を知るには? どのパラメータが影響しますか?

超音波トランスデューサ

1. パラメータ

1) 機械共振周波数 (Fs)

これは、振動システムの動作周波数を指し、設計で可能な限り期待値に近く、電源の動作点と一致する必要があります。

2) 動的抵抗 (R1)

圧電振動子の直列分岐の抵抗は、同じ支持条件の下で可能な限り小さくなっています! バイブレーターの洗浄や溶接の場合、一般的に 5 Ω から 20 Ω の間です。 大きすぎると、回路のミスマッチ、変換効率の低下、バイブレータの短寿命など、バイブレータまたは振動システムの動作に問題が生じます。

3) 機械的品質係数 (Qm)

Qm=Fs/(F2-F1) はコンダクタンス カーブ法によって決定され、Qm が高いほど振動子の効率が高くなるため、Qm が高いほど優れています。 ただし、Qm は電源と一致する必要があります。 Qm 値が高すぎると、電源が一致しなくなります。 バイブレータのクリーニングでは、Qm 値が高いほど良いです。 一般的に言えば、バイブレーターをクリーニングするための Qm は 500-1000 である必要があります。 低すぎるとバイブレータの効率が悪くなります。 高すぎると、電源が一致しません。 超音波溶着や加工の場合、バイブレータ自体の Qm 値は一般的に 50-1000 であり、システム全体では 1500-3000 です。 低すぎると振動効率が低くなりますが、高すぎることはできません。Qmが高いほど、動作帯域幅が狭くなり、電源が一致しにくくなる、つまり電源が動作しにくくなるためです。共振周波数ポイントで、機器は正常に動作しません。

4) 自由容量 (CT)

周波数1kHzでの圧電素子の静電容量値は、デジタル静電容量計で測定した値と一致しています。 この値から動的静電容量 C1 を引くと、実際の静電容量 C0、C0=CT-C1 が得られます。 C0 は、使用時にインダクタンスとバランスを取る必要があります。 超音波加工機の回路設計では、C0 を適切にバランスさせることで、電源の力率を改善できます。 インダクタンスバランスの使い方には、パラレルチューニングとシリーズチューニングの2通りがあります。

5) 反共振周波数 (Fp)

圧電振動子の並列分岐の共振周波数。 この周波数では、圧電振動子のインピーダンスＺｍａｘが大きい。 反共振インピーダンス Zmax が非常に低い場合、バイブレータは故障しています。

超音波トランスデューサ

2. グラフィック

一般的に言えば、振動システムの振動性能または圧電トランスデューサは、シンプルで直感的な対数座標図から直接判断できます。

1) 通常、アドミッタンス円は 1 つの円であり、対数座標グラフには最小値と最大値のペアしかありません。

2) 異常な状態では、アドミッタンスの円グラフに多数の寄生的な小さな円があり、対数座標のグラフに多数の最小値と最大値のペアがあります。

圧電セラミックスやトランスデューサのアドミタンス円やコンダクタンス曲線が異常になるのはどのような場合ですか? 主に以下の状況があります。

1) 圧電セラミックスには、内部剥離などの問題があります。

2) 組み立て中に変換器にひびが入った。

3) 超音波ホーンと金型の設計または組み立てに問題が発生した。

4）トランスデューサの同心度が悪いため、ストレスバーの周りの部品が衝突します。