Ultraschall-Wandler Schaltung Design-Prinzip

- Aug 09, 2018-

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Ein Ultraschall-Wandler ist ein Energie-Umwandlung-Gerät notwendig zur Erzeugung von Ultraschallwellen und wandelt die Energie der Ultraschall elektromagnetische Schwingung in Schallwellen. Abbildung 3 ist ein Ultraschall-Wandler, auch bekannt als ein Horn-Wandler, charakterisiert durch geringes Gewicht, geringe Größe und hohe Energie. In der Abbildung:

(1) ist eine vordere Metallabdeckung.

(2) wird ein Elektrode Draht.

(3) ist eine piezoelektrische Keramik.

(4) ist eine hintere Metallabdeckung.

(5) ist eine Vormontage-Schraube.

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Die piezoelektrischen keramischen Blätter jeweils angrenzenden zwei Blätter in entgegengesetzter Richtung polarisiert sind, und die Anzahl der Wafer ist eine gerade Zahl, so dass die vordere und hintere Metallabdeckung Platte sonst an die Elektroden der gleichen Polarität angeschlossen eine isolierende Dichtung ist zwischen den vorderen und hinteren Abdeckplatten und der Wafer zwischengeschaltet. Zwischen zwei Waffeln, ein dünnes Stück Messing (Dicke weniger als 0,1 mm) ist in der Regel eingeklemmt zwischen Wafer und die Metallabdeckung als Löten Elektrode Lead; die Wafer, die Elektrode Kupfer, der Metallträger und Metallfront und hinteren Abdeckungen sind stark verwendet. Geklebt, Vorgespannte Schrauben können vor oder nach dem Aushärten des das Epoxidharz angezogen werden. Da die Druckspannung der Piezokeramik viel größer als die Druckspannung ist; die zementierte Schicht ist auch leicht in die Dehnung Bühne unter großer Amplitude zerstört, so dass die Schraube vor Ergänzung verwendet wird, um der Wafer und die klebenden Teil des Vibrators unter Druck zu setzen. Um den sicheren Betrieb des Geräts zu gewährleisten. Die Höhe der Vorspannung angewendet sollte richtig gesteuert werden. In Zukunft wird die kompakte passen eine scheibenförmige Federring und Unterlegscheibe zwischen der vorgespannte Schraube und die Abdeckung benötigen. Darüber hinaus die vorgespannte Schraube hat eine geringe Wirkung auf die Resonanzfrequenz und die elektroakustischen Umwandlungseffizienz ändert sich nicht. Die maximale Kraft, die absorbiert werden kann, kann multipliziert werden, und die Hauptfunktionen des Wandlers sind wie folgt:

1, vibrator

Piezokeramik nennt man elektroakustische Wandlern. Für einen Vibrator eine halbe Wellenlänge wenn schwingt, die Amplitude der beiden Enden ist die größte und es gibt einen Abschnitt mit NULL Schwinggeschwindigkeit in der Mitte, die Mondknotenachse Flugzeug, und die Position der Mondknotenachse Ebene der Dichte, solide Verbindung und Größe wird Back Cover und Wafer-Stapel variieren. Die Abschnitt Platte befindet sich an der Mondknotenachse Position zu beheben den Vibrator und betrachten die Wandler-Struktur als Ganzes. Wenn ein Ultraschall gleich der Eigenfrequenz des Vibrators an die Elektrode Vibrator Spannung liegt und der Vibrator im Verhältnis zu diesem Spannungsamplitude vibriert, die Längsbewegung der beiden Metallabdeckung Platten wird gedrückt, um zu verbreiten die Ultraschall-Energie.

2, vorne und hinten Geschwindigkeit-Deckel

Die vordere Metallabdeckung ist aus Leichtmetall wie hart Aluminium oder Magnesium-Legierung, und die hintere Abdeckung besteht aus Stahl oder Messing-Heavy-Metal, die vordere Abdeckung viel größer als die hintere Abdeckung Hubraum produzieren zu machen. Gemäß dem Gesetz der Impulserhaltung und das Prinzip des Wandlers ist ersichtlich, dass die Dynamik auf beiden Seiten des Abschnitts gleiche und entgegengesetzte Richtung ist und die Geschwindigkeit der Bewegung umgekehrt proportional zur Dichte ist. Aluminium dient als die vordere Abdeckung Stahl dient als die hintere Abdeckung und das Hubraum-Verhältnis beträgt etwa drei zu eins. In diesem Fall hat das leichte Metall eine große Oberfläche Verschiebung, die einen großen Teil der Schwingungs Energie gespeichert in den Vibrator ausstrahlt.

Die leichte vordere Metallabdeckung soll entsprechend der harten Aluminium (spezifisches Gewicht 27) und Wasser (spezifisches Gewicht 1) für die gerichtete Übertragung von Ultraschallenergie abgefackelt werden.

Die Ultraschall-Generator ist eine Ultraschallfrequenz elektronische Oszillator. Wenn die Ultraschallfrequenz Spannung durch den Oszillator erzeugt auf der piezoelektrischen Keramik von der Ultraschall-Wandler angewendet wird, erzeugt die piezoelektrische keramischen Komponente longitudinale Schwingungen unter der Einwirkung eines elektrischen Feldes. Wenn das piezoelektrische Element Ultraschall oszilliert, es scheint eine kleine Kolben mit kleiner Amplitude von etwa 1 ~ 10-20μm, sondern die Beschleunigung dieser Schwingung ist sehr groß, 10 ~ 103 mal der Schwerkraft Beschleunigung, so dass die elektromagnetische Oszillierende Energie konvertiert in Schwingungsenergie, reist diese riesige Ultraschall-Energie in eine bestimmte Richtung.

3, Ultraschall-Oszillator (Ansteuerschaltung)

Ultraschallwandler müssen Ultraschallenergie in Ultraschall-Energie umwandeln. Ultraschall-Oszillatoren vorzusehen, oder Ultraschall-Signal Generator Schaltungen müssen gebildet werden. Es gibt selbsterregten Oszillatoren, anderen Oszillatoren, self-tracking, Phase-locked Loops. Eine Oszillatorschaltung o. ä. gliedert sich in eine bipolar-Transistor-Vibration-Schaltung oder dergleichen von den Einsatz von Komponenten