Principio di progettazione del circuito del trasduttore ultrasonico

Un trasduttore ultrasonico è un dispositivo di conversione dell'energia necessario per generare onde ultrasoniche e converte l'energia dell'oscillazione elettromagnetica ultrasonica in onde sonore. È un trasduttore ad ultrasuoni, noto anche come trasduttore a tromba, caratterizzato da leggerezza, dimensioni ridotte ed elevata energia. Nella figura, 1 è un coperchio anteriore in metallo, 2 è un filo dell'elettrodo, 3 è una piastra in ceramica piezoelettrica, 4 è un coperchio posteriore in metallo e 5 è una vite di preassemblaggio.

I fogli ceramici piezoelettrici di ciascuno dei due fogli adiacenti sono polarizzati in direzioni opposte, e il numero di wafer è un numero pari, in modo che le piastre di copertura metalliche anteriore e posteriore siano collegate agli elettrodi della stessa polarità, altrimenti una guarnizione isolante è interposta tra le piastre di copertura anteriore e posteriore e il wafer. Tra i due wafer, un sottile pezzo di ottone (spessore inferiore a 0,1 mm) viene solitamente inserito tra il wafer e la copertura metallica come cavo dell'elettrodo di saldatura; il wafer, l'elettrodo in rame, il supporto metallico e le coperture anteriore e posteriore in metallo sono fortemente utilizzati. Le viti incollate e precompresse possono essere serrate prima o dopo l'indurimento della resina epossidica. Poiché lo stress di compressione della ceramica piezoelettrica è molto maggiore dello stress di compressione; lo strato cementato viene anche facilmente distrutto durante la fase di stiramento a grande ampiezza, quindi la vite di pre-supplemento viene utilizzata per pressurizzare il wafer e la parte incollante del vibratore. Per garantire il funzionamento sicuro del dispositivo. La quantità di precompressione applicata deve essere adeguatamente controllata. In futuro, l'accoppiamento compatto richiederà una rondella elastica a forma di disco e una rondella tra la vite precaricata e il coperchio. Inoltre, la vite precaricata ha un piccolo effetto sulla frequenza di risonanza e l'efficienza di conversione elettroacustica non cambia. La potenza massima di trasduttore per pulizia ad ultrasuoni che può essere assorbito e moltiplicato e le funzioni principali del trasduttore sono le seguenti:

1, vibratore

IL il materiale ceramico piezoelettrico è chiamato elemento di conversione elettroacustica. Per un oscillatore a mezza lunghezza d'onda, quando vibra, l'ampiezza di entrambe le estremità è maggiore e c'è una sezione con una velocità di vibrazione pari a zero nel mezzo, che diventa un piano nodale e la posizione del piano nodale. La densità, la connessione acustica e le dimensioni della copertura posteriore e dello stack di wafer variano. La piastra di sezione viene posizionata nella posizione di sezione per fissare il vibratore e considerare la struttura del trasduttore nel suo insieme. Se una tensione ultrasonica è uguale, la frequenza naturale del vibratore viene applicata all'elettrodo del vibratore e il vibratore vibra in proporzione all'ampiezza della tensione, il movimento longitudinale delle due piastre metalliche di copertura viene spinto per propagare l'energia ultrasonica.

2, copertura della velocità anteriore e posteriore

Il coperchio anteriore in metallo è realizzato in metallo leggero come alluminio duro o lega di magnesio, mentre il coperchio posteriore è in acciaio o ottone pesante per far sì che il coperchio anteriore produca uno spostamento molto maggiore rispetto al coperchio posteriore. Secondo la legge di conservazione della quantità di moto e il principio di funzionamento del trasduttore, si può vedere che la quantità di moto su entrambi i lati della piastra di sezione è uguale e opposta nella direzione e la velocità di movimento è inversamente proporzionale alla densità. L'alluminio è utilizzato come copertura anteriore e l'acciaio come copertura posteriore e il rapporto di spostamento è di circa tre a uno. In questo caso, lo spostamento della superficie del metallo leggero è ampio e gran parte dell'energia di vibrazione immagazzinata nel vibratore può essere irradiata. Il coperchio anteriore in metallo leggero è progettato per essere svasato per adattarsi all'alluminio duro (peso specifico 27) e all'acqua (peso specifico 1) per facilitare la trasmissione direzionale dell'energia ultrasonica.

Il generatore di ultrasuoni è un oscillatore elettronico a frequenza ultrasonica. Quando la frequenza ultrasonica generata dall'oscillatore viene applicata al trasduttore ad anelli piezoelettrici del trasduttore ultrasonico, l'elemento ceramico piezoelettrico genera vibrazioni longitudinali sotto l'azione di un campo elettrico. Quando l'elemento piezoelettrico viene fatto oscillare ad ultrasuoni, sembra essere un piccolo pistone con una piccola ampiezza di circa 1~10-20μm, ma l'accelerazione di questa vibrazione è molto grande, ovvero 10~103 volte l'accelerazione di gravità, quindi l'energia oscillante elettromagnetica viene convertita in energia vibrazionale, questa enorme energia ultrasonica viaggia in una direzione specifica.

3, oscillatore ad ultrasuoni (circuito di azionamento)