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超聲波換能器(俗稱(chēng)“超聲波振子”或者“超聲波振頭”)是一種機電轉換器件，它具有電學(xué)和機械兩種端口。電端口為振子通過(guò)電匹配電路與超聲波發(fā)生器相連接。機械端口為超聲波振子通過(guò)聲學(xué)匹配元件與聲學(xué)負載(清洗槽、清洗媒質(zhì)、工件等)相連接。超聲波清洗機屬于大功率超聲波應用范疇,更關(guān)注的是電端口匹配原理與應用。也就是說(shuō)超聲波發(fā)生器始終會(huì )遇到與超聲波振子(或者超聲波振板)的阻抗匹配問(wèn)題。

超聲波振子的電匹配要完成兩項主要任務(wù):其一是把超聲波振子的阻抗值變換成超聲波發(fā)生器所需要的阻抗值，通常稱(chēng)之為“變阻匹配”;其二是調諧作用，也即利用感性元件來(lái)消除超聲波振子的容性阻抗，也稱(chēng)之為“調諧匹配”。

超聲波清洗換能器的參數：

居里點(diǎn)溫度Tc：

PZT壓電陶瓷晶片達到居里點(diǎn)溫度T時(shí),該壓電陶瓷片體就會(huì )發(fā)生相變,即馬上失去壓電效應。超聲波清洗機用壓電陶瓷片PZT-4(A)Tc,330℃;PZT-4(B)T,325℃;PZT-8(A)Tc,315℃;PZT-8(B)Tc,320℃。實(shí)際應用中大都建議在安全溫度的極限T<1/2(Tc一0℃),一般規定 T為120℃。若超過(guò)最大容許溫度,壓電陶瓷晶片的劣化和連鎖反應速度是始料不及的,其后果是晶片爆裂,超聲波換能器損壞。

機械諧振頻率Fs：

機械諧振頻率即換能器的工作頻率,該頻率在使用中應盡可能接近期望值,因為在Q值不是很高的情況下,超聲波振子都有一定的頻率適應范圍,而且為了方便與超聲波發(fā)生器驅動(dòng)相匹配(發(fā)生器的工作頻率一般允許合格范圍在士0.5kHz之內)。

動(dòng)態(tài)電阻R1:
動(dòng)態(tài)電阻指換能器或壓電陶瓷的等效電路中,串聯(lián)支路的電阻,在條件相同的情況下選擇中、低頻段換能器的動(dòng)態(tài)電阻為 15~250,高頻段換能器在130~800kHz頻段,動(dòng)態(tài)電阻R≤300(個(gè)別公司的動(dòng)態(tài)電阻R≥350)。

機械品質(zhì)因數Qm：
機械品質(zhì)因數指換能器在諧振狀態(tài)下振動(dòng)振幅的放大能力,這是一個(gè)無(wú)量綱因數。機械品質(zhì)因數 Qm值越大,超聲波振子的電聲轉換效率越高,但是振子的帶寬也越窄,振子的頻率適應范圍窄會(huì )導致多振子不易協(xié)同工作。一般將清洗機換能器的Qm值控制在800~1000內,根據使用場(chǎng)合的不同,可以適當地擴大Qm值范圍。這個(gè)參數在超聲清洗的應用中卻非常有價(jià)值。

PZT-4（P4）適用于超聲波清洗和無(wú)損檢測轉換器，它具有高耦合系數，中等的機械品質(zhì)因素和優(yōu)異的機械穩定性，并可以承受共振時(shí)產(chǎn)生的較大振幅。轉換器的能量輸出（在水下單向輸出）范圍可介 7-10 W/cm2。陶瓷元件的最高操作溫度不得超過(guò)125 °C, 其抗壓強度取決于安裝條件（負荷應均勻分布） ，在連續受壓模式下通常最大可以達到70MPa。

PZT-8  (P8 )是為那些需在單位面積下承受大載荷的轉換器設計的，這種材料結合了高機械品質(zhì)因素、高耦合系數及低介質(zhì)損耗。它還具備較好的抗退極化特性，所以 P8特別適合大功率換能器。通過(guò)適當的設計，轉換器可以實(shí)現超過(guò)2kw的主動(dòng)功率輸出。這種轉換器主要用于超聲波焊接和超聲波加工設備中，也可用于高性能超聲波清洗設備中?；谵D換器的設計和耦合方法，超聲波清洗系統的配置范圍為主動(dòng)功率輸出介于10-20W/cm2（水下單向發(fā)射），最高工作溫度為125 °C, 最大連續抗壓強度（假定負荷均分布）約為125MPa。