Prinsip desain sirkuit transduser ultrasonik

Transduser ultrasonik adalah perangkat konversi energi yang diperlukan untuk menghasilkan gelombang ultrasonik, dan mengubah energi osilasi elektromagnetik ultrasonik menjadi gelombang suara. Ini adalah transduser ultrasonik, juga dikenal sebagai transduser tanduk, yang ditandai dengan bobot yang ringan, ukuran kecil dan energi tinggi. Pada gambar, 1 adalah penutup depan logam, 2 adalah kawat elektroda, 3 adalah pelat keramik piezoelektrik, 4 adalah penutup belakang logam, dan 5 adalah sekrup pra-perakitan.

Lembaran keramik piezoelektrik dari masing-masing dua lembar yang berdekatan dipolarisasi dalam arah yang berlawanan, dan jumlah wafer adalah bilangan genap, sehingga pelat penutup logam depan dan belakang dihubungkan ke elektroda dengan polaritas yang sama, jika tidak, paking isolasi ditempatkan di antara pelat penutup depan dan belakang dan wafer. Di antara dua wafer, sepotong kuningan tipis (ketebalan kurang dari 0,1 mm) biasanya diapit di antara wafer dan penutup logam sebagai timah elektroda solder; wafer, tembaga elektroda, penyangga logam, dan penutup depan dan belakang logam banyak digunakan. Sekrup pratekan yang direkatkan dapat dikencangkan sebelum atau sesudah proses pengawetan epoksi. Karena tegangan tekan keramik piezoelektrik jauh lebih besar daripada tegangan tekan; lapisan yang disemen juga mudah hancur selama tahap peregangan pada amplitudo besar, sehingga sekrup pra-suplemen digunakan untuk memberi tekanan pada wafer dan bagian perekatan vibrator. Untuk memastikan pengoperasian perangkat yang aman. Jumlah pratekan yang diterapkan harus dikontrol dengan baik. Di masa depan, pemasangan kompak akan membutuhkan ring pegas berbentuk cakram dan ring antara sekrup pratekan dan penutup. Selain itu, sekrup pratekan memiliki pengaruh kecil pada frekuensi resonansi, dan efisiensi konversi elektroakustik tidak berubah. Kekuatan maksimum transduser pembersih ultrasonik yang dapat diserap dan diperbanyak, dan fungsi utama transduser adalah sebagai berikut:

1, penggetar

Itu bahan keramik piezoelektrik disebut elemen konversi elektroakustik. Untuk osilator setengah panjang gelombang, ketika bergetar, amplitudo kedua ujungnya adalah yang terbesar, dan terdapat bagian dengan kecepatan getaran nol di tengahnya, yang menjadi bidang nodal, dan posisi bidang nodal Kepadatan, sambungan akustik, dan ukuran penutup belakang dan tumpukan wafer bervariasi. Pelat bagian ditempatkan pada posisi bagian untuk memasang vibrator dan mempertimbangkan struktur transduser secara keseluruhan. Jika tegangan ultrasonik sama dengan frekuensi alami vibrator diterapkan pada elektroda vibrator dan vibrator bergetar sebanding dengan amplitudo tegangan, gerakan memanjang dari dua pelat penutup logam didorong untuk menyebarkan energi ultrasonik.

2, penutup kecepatan depan dan belakang

Penutup depan berbahan logam terbuat dari logam ringan seperti alumunium keras atau magnesium alloy, dan penutup belakang terbuat dari logam berat baja atau kuningan sehingga penutup depan menghasilkan perpindahan yang jauh lebih besar dibandingkan penutup belakang. Berdasarkan hukum kekekalan momentum dan prinsip kerja transduser terlihat bahwa momentum pada kedua sisi pelat penampang sama besar dan berlawanan arah, serta kecepatan gerak berbanding terbalik dengan massa jenis. Aluminium digunakan sebagai penutup depan, dan baja digunakan sebagai penutup belakang, dan rasio perpindahannya sekitar tiga banding satu. Dalam hal ini, perpindahan permukaan logam ringan besar, dan sebagian besar energi getaran yang disimpan dalam vibrator dapat dipancarkan. Penutup depan logam ringan dirancang untuk melebar agar sesuai dengan aluminium keras (berat jenis 27) dan air (berat jenis 1) untuk memfasilitasi transmisi terarah energi ultrasonik.

Generator ultrasonik adalah osilator elektronik frekuensi ultrasonik. Ketika frekuensi ultrasonik yang dihasilkan oleh osilator diterapkan ke transduser cincin piezo dari transduser ultrasonik, elemen keramik piezoelektrik menghasilkan getaran longitudinal di bawah aksi medan listrik. Ketika elemen piezoelektrik diombang-ambingkan secara ultrasonik, ia tampak seperti piston kecil dengan amplitudo kecil sekitar 1~10-20μm, tetapi percepatan getaran ini sangat besar, yaitu 10~103 kali percepatan gravitasi, sehingga energi osilasi elektromagnetik diubah menjadi energi getaran, energi ultrasonik yang sangat besar ini bergerak ke arah tertentu.

3, osilator ultrasonik (rangkaian penggerak)