一文教你超声波换能器性能及检测好坏的方法

超单波换能器是超声波产品的心脏，机电设备尤为重要。它将电箱供给的高频高压电能转化为高频机械振动，功率输出可达几千瓦。因此，其稳定性和功率输出对整机的运行性能至关重要，也是具价值的设备，是体现整机价值的关键。

①共振频率:F，单位:KHz

频率是指用频率发生器、毫伏表等传输线法测得的频率、或阻抗特性分析仪和其他类似仪器测得的频率。俗称小信号频率。与电脑频率相反，即客户通过电缆将超单波换能器连接到驱动电源上，空载或负载时打开电源测得的实际工作频率。因为客户的匹配电路不同，驱动电源不同的同一个超单波换能器的频率也不同，这样的频率不能作为订货的依据。

②超单波换能器电容:CT，单位:PF

即超单波换能器自由电容，一般可以用频率为400Hz-1000Hz的电容电桥测量，也可以用阻抗特性分析仪测量。简单来说，用普通的便携式电容仪测量也能满足要求。

③超单波换能器工作模式

由于加工方式和要求的不同，超单波换能器的工作方式大致可以分为连续工作(花边机、CD机、拉链机、金属焊接等)和脉冲工作(如塑料焊接机)。不同的工作模式对超单波换能器的要求不同。一般来说，连续工作几乎没有停顿时间，但工作电流不是很大。脉冲操作是间歇的，但瞬时电流很大。平均来说，两种状态的功率都很大。

④超单波换能器型和大功率

制造商可能对不同用途和目的的机器的额定功率有不同的规定。换句话说，同样的超单波换能器对于不同的机器可能标称功率不同。为避免歧义，客户应指定超单波换能器的结构类型，如柱型、倒喇叭型等、以及压电陶瓷片的直径和数量。

超声波换能器如果安装在水面上，探头会凝露该如何解决呢?

①在这种工况下，必须使用聚四氟乙烯的的探头。

②使用四线制的仪表，比二线制的发射功率大，探头发射的时候振动大，可以让一部分水珠掉落。

③安装时候，探头可以跟水面从垂直变为倾斜5°，让大的水珠可以在重力作用下，从探头发射面滑落。

超声波换能器最主要考虑的问题就是与输入输出端的匹配，其次是机械安装和配合尺寸。

换能器的频率相对而言还比较直观些。该频率是指用频率(函数)发生器，毫伏表，示波器等通过传输线路法测得的频率，或用网络阻抗分析仪等类似仪表测得的频率。一般通称小信号频率。与它相对应的是上机频率，即客户将换能器通过电缆连到机箱上，通电后空载或有载时测得的实际工作频率。

超声波换能器是超声波焊接设备的重要组成部分，保证了超声波换能器的输出功率强劲而稳传感器的各项参数有所了解，您就可以与您的超声波发生器进行匹配。因此，如何判断超声波传感器的性能优劣呢?

1)机械共振频率(Fs)

即振动系统的工作频率，其设计要求尽可能接近预期值，并与电源工作点相匹配。

2)动力阻力(R1)

在相同支撑条件下，串联支路的压电阻值越小越好!通常在5Ω-20Ω的范围内用于清洗或焊接振子。若过大则会导致振子或振动系统出现电路配错或转换效率低、振子寿命短等问题。

3)在，串联支路的电阻越小越好通于清洗或焊接振子。大振子或振动系统电路配或转换效率低振子寿命短等。

Qm= Fs/(F2-F1)的电导率越高， Qm越高，振子效率越高，这是由于 Qm越高振子效率越高。但是 Qm必须匹配电源， Qm值过高，电源不能匹配。Qm值对振子的清洗越好;一般说来，清洗振子的 Qm应在500-1000之间，过低的振子效率低，过机系统在1500-3000左右，振动效率较低，但振动效率也不能太高，因为 Qm越高，工作带宽越窄，电源很难匹配，也就是说电源在谐振频率点上无法正常工作

4)自由容量(CT)的电导率越高， Qm越高，振子效率越高，这是由于 Qm越高振子效率越高。但是 Qm必须匹配电源， Qm值过高，电源不能匹配。Qm值对振子的清洗越好;一般说来，清洗振子的 Qm应在500-1000

在1 kHz频率下，压电器件的电容值与数字电容测得的值一致。这一数值减去动容C1，就能得到一个真正的静电容C0=CT-C1。用电感来平衡C0，在超声加工机的电路设计中，正确平衡C0可以提高电源的功率因素。

5)抗共振频率(Fp)下，压电器件的电容值与数字电容测得的值一致。这一数压电振子并联的谐振频率，在此频率下，压电振子的阻抗 Zmax大，若反谐振阻抗很低，则会出现问题。振动系统或压电换能器的振动特性，可直接通过对数坐图来判断，简单直观。

注意事项

进行超声波换能器测试时需要注意以下几个方面：

1. 测试时需避免换能器与其它金属零件连接。

2. 测试过程中应该谨慎有耐心地观察信号波形变化，判断故障的类型和位置。

3. 如果测试结果发现有异常信号，需进行进一步细化分析来确定具体的故障类型。

4. 为了确保测试结果准确可靠，建议进行多次测试以消除偶然的误差。

5. 在操作时需小心翼翼，遵守相关的安全规定和注意事项，避免产生意外伤害。