压电陶瓷换能器的四项匹配

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    点击次数:888 更新时间:2022年05月09日14:15:49 打印此页 关闭

    压电陶瓷换能器与驱动电源的匹配主要有四个方面,即阻抗匹配、频率匹配、功率匹配、容抗匹配。其中主要的是容抗和频率,因为陶瓷片是绝缘体,只是相当于一个电容器。要想使超声波换能器工作,就要通过驱动电路对它施加交流高电压,让换能器的电容充放电。

    压电陶瓷片在交变电场的作用下做同步伸缩变形,形成了整个换能器的纵向振动,从而带动变幅杆和模具振动。所以若电容匹配不好,轻者是换能器无力,焊不牢。重者换能器发热严重,烧电极片、烧电源的大功率管。驱动电源应该根据换能器的电容量,调整高压变压器,匹配电容板,峰化线圈,调频线圈等的参数。

    由于电感和电容量的敏感性,功放板,扼流线圈及其他外围电路对匹配也有影响。随着工作进行,换能器的温度会升高,导致电容也会升高且变化量可能会超过 50% ,若不能将电容有效地匹配掉,就会造成回路中电流电压相位差很大,功率因素很低,虚功高。看看电流很大,但换能器没力,易发热,且电源的功率器件也容易发热损坏。

    一般换能器电极片(耳朵)振裂或烧掉很可能就是由此引起的。频率匹配同样也非常重要。这是因为超声换能器只能工作在他的谐振频率点,所以驱动电源、变幅杆、焊接模具(工具头)都应该在这个频率下工作。一般而言,差别不超过 ± 0.1kHz ,能小一点就更好。

    功率匹配和阻抗匹配主要是考虑到超声波焊接系统是间隙式工作,负载变化大,焊接时要有足够的功率输出,空载时要控制在小振幅。否则就像前面提到的,空载时输入很大,则损坏换能器。满载时功率上不去,焊不牢还是没用的。

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