超声波探伤原理及传感器测试与设计

超声波换能器，喇叭和声套是将电能转换为振动的装置。要了解操作原理，可以在超声波焊接机和汽车之间进行比较。

传感器执行能量转换(作为)，变压器调节力和速度之间的比例(如变速箱)，最后超声波/超声波喇叭引导并施加该能量来完成所需的工作(作为车轮)。

在汽车中，所有机械系统部件必须设计好，谐波，以尽可能提高能量传输效率。超声波系统也是如此，然而在这种情况下，效率的关键参数是应尽可能接近的部件的频率(例如20 kHz +/- 50 Hz)。

一套声学超声波焊接与汽车的机械系统之间的类比。

操作

传感器具有两个工作频率，在其电阻抗曲线中可以很容易地识别。阻抗最大值对应于反谐振频率(最大速度)。超声波焊接系统以反共振频率工作。阻抗最小值对应于共振频率(最大力)。超声波清洗系统以共振频率工作。

传感器的阻抗曲线对频率。

增加超声波/喇叭频率：

降低超声电极/喇叭长度以增加频率。

超声波焊接机/模具(厂)：

降低超声波/喇叭频率：

降低超声波/喇叭频率的步骤。

传感器测试

要正常工作，传感器的频率和阻抗必须在公差范围内。例如，对于焊接系统，频率应该比标称声学设定频率高2.5%，公差为+/- 0.25%。

频率和阻抗的决定性因素是零件的尺寸精度，应用的紧密度，陶瓷质量和调谐(类似于超声波传播的情况)。

使用TRZ分析仪确定换能器的频率和阻抗。

声学测试

声学组的频率和阻抗必须在可接受的范围内。在焊接系统中，频率的公差为±0.25%，例如20khz±50Hz。

性能取决于频率调谐和部件之间的一致性。组合传感器和转换器(一个低频，另一个是高频)时，即使在正确的频率下工作，也可能发生这种情况。通过测量阻抗来检测这种类型的问题。

超声波焊接声学振动振幅。

压电陶瓷试验

压电陶瓷是传感器芯和关键元件。对于电源应用，通常应用PZT-8和PZT-4型。

在重新组装之前，必须证明陶瓷的微裂纹。使用TRZ软件，可以通过电阻抗曲线中出现异常峰值轻松检测到裂纹。

用TRZ软件测试压电陶瓷

预测维护

通过预测性维护，可以方便地避免超声波系统中的问题。一般来说，频率偏差表示磨损，在阻抗中表示耦合问题。这些问题是通过对接口进行重新紧固和抛光来解决的

使用TRZ进行切割和焊接的系统的预测性维护