超声波换能器的类型有哪些？

超声波换能器是一类能量转换器件，它的功效是把输入的电功率转换成机械功率（即超声波）再传递出来，而其本身耗费非常少一部分功率（小于10%）。因此，采用超声波换能器首要考虑的问题也是和输入输出端的匹配，然后是机械安装和装配尺寸。

超声波换能器分类：

1、柱型

2、倒喇叭型

3、钢后盖型

4、正中间夹铝片型

一般用于超声波塑料焊接机、超声波切割刀、超声波金属焊接机，超声波清洗机，超声波声化学设备等。

超声波换能器在适宜的电场激励下能出现周期性的振动，其振幅通常10μm上下，这样子的振幅要立即实现焊接和加工工序还远远不够。连接根据合理设计的变幅杆后，超声波的振幅能够在非常大的范畴以内变化，只需材料强度充足，振幅能够超出100μm。

因加工方式不相同，换能器的工作状态大致可以分为连续工作（如花边机，cd机，清洗机，拉链机）和脉冲运行（如塑料焊机），不一样的工作状态对换能器要求的是不同类型的。通常情况下，连续式运行基本没有间断时长，但工作电压不大，脉冲工作就是间歇的，有间断，但瞬间电流很大。均值来讲，两种状态的功率都是非常大的。

采用超声波换能器首要考虑的问题也是和输入输出端的匹配，然后是机械安装和装配尺寸。换能器的频率相对来说很直观。该频率是指通过频率（函数）发生器，毫伏表，示波器等通过传输线路法测得的频率，或者用网络阻抗分析仪等类似仪表测得的频率。通常统称小信号频率。和它相匹配是上机频率，即客户将换能器根据电缆连到机箱上，通电后空载或者有载时测得的具体工作频率。因客户匹配电路不尽相同，相同的换能器在各自的驱动电源（电箱）所表现出来的频率是不一样的，如此一来的频率不能成为交流讨论的重要依据。

让换能器和驱动电源、模具保持良好配合以产生一台一个完整的超声波设备能够称之为匹配。鉴于匹配对整机性能的影响力是决定性的，不管怎样强调匹配的必要性一点也不为过。匹配首要考虑的问题是换能器的电容量，然后是换能器的频率。

换能器与驱动电源的匹配主要包括4大领域，即阻抗匹配、频率匹配、功率匹配、容抗匹配。在这当中最关键的是要容抗和频率。如上所述由于陶瓷片是绝缘体，你甚至可以称之为换能器是不通电的，其实只是等同于一个电容器。使得换能器运行，事实上是由驱动电路对它们施加压力交流高电压，让换能器的电容充放电。压电陶瓷片在交变电场的影响下做同时伸缩变形，构成了整体换能器的纵向振动，进而带动变幅杆和模具振动。因此，若电容匹配欠佳，轻则是换能器无力，焊不牢固；重则换能器发热明显，烧电极片、烧电源的大功率管。我们自己的换能器设备附带产品特性参数表，提出了每个换能器的电容和频率。驱动电源必须根据换能器的电容量，调节高压变压器，匹配电容板，峰化线圈，调频线圈等的参数。因为电感和电容量的敏感性，功放板，扼流线圈以及其他外围电路对匹配也有所影响。但是随着情况进行，换能器的温度会上升，造成电容也是会上升且变化量也许会超出50%，如果不能将电容更有效地匹配掉，就容易出现回路中电流电压相位差非常大，有功功率比较低，虚功高。看一下电流非常大，但换能器无力，易发热，且电源的功率器件也很容易发热毁坏。通常换能器电极片（耳朵）振断裂或烧掉很有可能就是从而导致的。

频率匹配一样也至关重要。这主要是由于超声换能器只有运行在他的谐振频率点，因此驱动电源、变幅杆、模具（工具头）都需要在这样一个频率下运行。通常情况下，这一个差异最高不得超过±0.1kHz，能小一点的就比较好。大家强烈要求配套模具（焊头）的频率少于振动子频率0.1kHz上下（小信号频率）。换句话说，若原振动子小信号测量的频率是14.85kHZ，则连上模具之后再测频率为14.75kHZ极其理想化。与此同时就应当充分考虑，超声波换能器接上变幅杆和模具头后，体系的谐振频率峰会变得越来越锐利，亦即带宽太窄，机械设备品质因素非常大，频率偏移一点都会导致阻抗非常大的提升。主要体现在驱动电源上都是电源（振幅表电功率）非常大或过载保护。若恰好这时候是空载调机，则很有可能造成晶片移位，晶片断裂或中心螺杆断。

功率匹配和阻抗匹配目的是充分考虑超声波焊接操作系统是空隙式运行，负载变化巨大，焊接时需要一定的功率输出，空载时应保持在最低振幅。不然，如同上面提到的，空载时输入非常大，则毁坏换能器。满载时功率提不上，没什么效果。

审核编辑 黄昊宇