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        各種超聲波電源、超聲波換能器、超聲波模具的匹配問題

        目錄:行業新聞發布時間:2017-12-21 17:44:44點擊率:

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        淺談超聲波換能器與超聲波電源發生器的頻率、功率、阻抗、容抗的匹配

          讓超聲波換能器和超聲波發生器驅動電源、超聲波模具良好配合以形成一臺完整的超聲波設備可以簡稱為匹配。由于匹配對整機性能的影響是決定性的,無論怎樣強調匹配的重要性都不為過。匹配最主要考慮的因素是換能器的電容量,其次是換能器的頻率。

          需要強調的是,超聲波換能器本身不是一個能量發生器,它只是一個能量轉換器。是將電能轉換為聲能 ( 機械能 ) ,在輸入 ( 驅動電源 ) ,輸出 (增幅器,超聲波模具 ) 良好匹配的前提下,它可以轉換(輸出)很大的能量。

        輸入匹配是指換能器與超聲波電源的匹配,若輸出匹配好而輸入匹配不好,則表現為換能器無力,焊不牢。若輸出匹配不好而輸入匹配好,則換能器會過載,造成晶片錯位開裂,破碎,螺桿斷,鋁裂或燒電箱功率管。舉個例子,就像汽車在空擋狀態下猛踩油門,發動機肯定容易損壞的。

          換能器與驅動電源的匹配主要有 4 個方面,即阻抗匹配、頻率匹配、功率匹配、容抗匹配。

          頻率匹配同樣也非常重要。這首先是因為超聲換能器只能工作在他的諧振頻率點,所以驅動電源、變幅桿、焊接模具(工具頭)都應該在這個頻率下工作。一般而言,我們希望這個差別最大不超過 ± 0.1khz ,能小一點就更好。 我們強烈建議您配套焊接模具(焊頭)的頻率低于振動子頻率 0.1khz 左右(小信號頻率)。也就是說,若原振動子小信號測量的頻率是 14.85 khz ,則連上模具后再測頻率為 14.75 khz 最為理想。 同時就應考慮到,超聲波換能器接上變幅桿和模具頭后,系統的諧振頻率峰會變得很尖銳,也即帶寬很窄,機械品質因數很大,頻率偏移一點都會造成阻抗很大的增加。表現在驅動電源上就是電源(振幅表電功率)很大或過載保護。若剛好這時是空載調機,則很可能會造成晶片錯位,晶片裂或中心螺桿斷。

          功率匹配和阻抗匹配主要是考慮到超聲波焊接系統是間隙式工作,負載變化極大,焊接時要有足夠的功率輸出,空載時要控制在最小振幅。否則,就像前面提到的,空載時輸入很大,則損壞換能器。滿載時功率上不去,焊不牢還是沒用的。

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