مبدأ تصميم دائرة محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية

محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية هو جهاز تحويل الطاقة اللازم لتوليد الموجات فوق الصوتية، ويحول طاقة التذبذب الكهرومغناطيسي بالموجات فوق الصوتية إلى موجات صوتية. وهو عبارة عن محول بالموجات فوق الصوتية، المعروف أيضًا باسم محول الطاقة البوق، والذي يتميز بالوزن الخفيف والحجم الصغير والطاقة العالية. في الشكل، 1 عبارة عن غطاء أمامي معدني، و2 عبارة عن سلك كهربائي، و3 عبارة عن لوحة سيراميك كهرضغطية، و4 عبارة عن غطاء خلفي معدني، و5 عبارة عن برغي للتجميع المسبق.

يتم استقطاب صفائح السيراميك الكهرضغطية لكل لوحتين متجاورتين في اتجاهين متعاكسين، ويكون عدد الرقاقات رقمًا زوجيًا، بحيث يتم توصيل ألواح الغطاء المعدني الأمامية والخلفية بأقطاب كهربائية من نفس القطبية، وإلا يتم وضع حشية عازلة بين ألواح الغطاء الأمامية والخلفية والرقاقة. بين الرقاقتين، عادة ما يتم وضع قطعة رقيقة من النحاس (سمكها أقل من 0.1 مم) بين الرقاقة والغطاء المعدني كسلك لحام كهربائي؛ يتم استخدام الرقاقة والنحاس الكهربائي والدعامة المعدنية والأغطية المعدنية الأمامية والخلفية بقوة. يمكن تشديد البراغي الملصقة والمجهدة مسبقًا قبل أو بعد معالجة الإيبوكسي. بما أن إجهاد الضغط للسيراميك الكهرضغطي أكبر بكثير من إجهاد الضغط؛ يتم أيضًا تدمير الطبقة الملصوقة بسهولة أثناء مرحلة التمدد تحت سعة كبيرة، لذلك يتم استخدام المسمار الإضافي المسبق للضغط على الرقاقة وجزء الإلتصاق من الهزاز. لضمان التشغيل الآمن للجهاز. يجب التحكم في كمية الإجهاد المطبق بشكل صحيح. في المستقبل، سوف يتطلب التركيب المدمج غسالة زنبركية على شكل قرص وغسالة بين المسمار مسبق الإجهاد والغطاء. بالإضافة إلى ذلك، فإن المسمار المضغوط له تأثير صغير على تردد الرنين، ولا تتغير كفاءة التحويل الكهروصوتي. أقصى قوة محول طاقة منظف بالموجات فوق الصوتية يمكن امتصاصه ومضاعفته، والوظائف الرئيسية لمحول الطاقة هي كما يلي:

1، هزاز

ال مادة السيراميك الكهرضغطية بعنصر التحويل الكهروصوتي. تسمى بالنسبة لمذبذب طوله نصف موجي، عندما يهتز، تكون سعة كلا الطرفين هي الأكبر، وهناك قسم ذو سرعة اهتزاز صفر في المنتصف، والذي يصبح مستوى عقدي، وموضع المستوى العقدي تختلف الكثافة والاتصال الصوتي وحجم الغطاء الخلفي ومكدس الرقاقة. يتم وضع لوحة القسم في موضع القسم لتثبيت الهزاز والنظر في هيكل محول الطاقة ككل. إذا كان جهد الموجات فوق الصوتية يساوي التردد الطبيعي للهزاز الذي يتم تطبيقه على القطب الهزاز ويهتز الهزاز بما يتناسب مع سعة الجهد، يتم دفع الحركة الطولية لصفيحتي الغطاء المعدني لنشر طاقة الموجات فوق الصوتية.

2، غطاء السرعة الأمامي والخلفي

يتكون الغطاء الأمامي المعدني من معدن خفيف مثل الألومنيوم الصلب أو سبائك المغنيسيوم، والغطاء الخلفي مصنوع من الفولاذ أو المعدن الثقيل من النحاس لجعل الغطاء الأمامي ينتج إزاحة أكبر بكثير من الغطاء الخلفي. وفقا لقانون الحفاظ على الزخم ومبدأ عمل محول الطاقة، يمكن ملاحظة أن الزخم على جانبي لوحة القسم متساوي ومعاكس في الاتجاه، وسرعة الحركة تتناسب عكسيا مع الكثافة. يتم استخدام الألومنيوم كغطاء أمامي، ويستخدم الفولاذ كغطاء خلفي، وتبلغ نسبة الإزاحة حوالي ثلاثة إلى واحد. في هذه الحالة، تكون إزاحة سطح المعدن الخفيف كبيرة، ويمكن إشعاع جزء كبير من طاقة الاهتزاز المخزنة في الهزاز. تم تصميم الغطاء الأمامي المعدني الخفيف بحيث يتوهج ليتناسب مع الألومنيوم الصلب (الثقل النوعي 27) والماء (الثقل النوعي 1) لتسهيل النقل الاتجاهي لطاقة الموجات فوق الصوتية.

مولد الموجات فوق الصوتية هو مذبذب إلكتروني بتردد بالموجات فوق الصوتية. عندما يتم تطبيق تردد الموجات فوق الصوتية الناتج عن المذبذب على حلقات محول الطاقة الانضغاطية لمحول الطاقة بالموجات فوق الصوتية، يولد عنصر السيراميك الكهرضغطي اهتزازًا طوليًا تحت تأثير المجال الكهربائي. عندما يتأرجح العنصر الكهرضغطي بالموجات فوق الصوتية، يبدو أنه مكبس صغير بسعة صغيرة تبلغ حوالي 1 ~ 10-20 ميكرومتر، ولكن تسارع هذا الاهتزاز كبير جدًا، وهو 10 ~ 103 مرات من تسارع الجاذبية، وبالتالي يتم تحويل الطاقة الكهرومغناطيسية المتأرجحة إلى طاقة اهتزازية، وتنتقل هذه الطاقة بالموجات فوق الصوتية الضخمة في اتجاه محدد.

3، مذبذب بالموجات فوق الصوتية (دائرة القيادة)