超声波换能器与发生器的匹配包括哪些方面？

2021-04-12 03:25:53

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通过匹配使发生器向换能器输出额定的电功率，这是由于发生器需要一个负载才能输出额定功率所致，把超声波换能器的阻抗变换成负载，也即阻抗变换作用。通过匹配使发生器输出效率高，这是由于换能器有静电抗的原因。

造成功率效率上的输出电压和电流有一定相位差，从而使输出功率得不到期望的大输出，使发生器输出效率降低，因此在发生器输出端并上或串上一个相反的抗，使发生器负载为纯电阻，也即调谐作用。由此可见匹配的好坏直接影响着功率超声源的产生和效率。

超声换能器是将电能转化为机械振动并放大振幅的部件，主要包括超声换能器，超声波变幅杆和超声波焊头。超声波塑料焊接机上的超声换能器的工作原理，就是利用压电陶瓷材料的逆压电效应产生振动工作的。

超声波换能器

将一压电晶体置于外电场中，在电场的作用下，引起晶体内部正负电荷重心的移动，这一极化位移又导致晶体发生形变，这就叫做逆压电效应。超声变幅杆是超声加工处理设备中，超声振动系统的重要组成部分之一。

在超声振动系统工作过程中，由于超声换能器辐射面所产生的振动幅度较小，当工作频率在20 kHz 范围内，超声换能器的辐射面的振幅只有数微米，而在超声焊接中所需要的振幅大约为数十至数百微米。所以必须借助变幅杆的作用，将机械振动质点的位移量和运动速度进行放大，并将超声能量聚集在较小的面积上，产生聚能作用。

超声变幅杆还可以作为机械阻抗变换器，在换能器和负载之间架起桥梁，进行阻抗匹配，使超声能量更有效地从换能器向负载传输。超声波换能器是一种能量转换器件，它的功能是将输入的电功率转换成机械功率（即超声波）再传递出去，而它自身消耗掉很少的一部分功率（小于10%）。

所以使用超声波换能器，应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。