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各种超声波电源、超声波换能器、超声波模具的匹配问题

目录:行业新闻发布时间:2017-12-21 17:44:44点击率:

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浅谈超声波换能器与超声波电源发生器的频率、功率、阻抗、容抗的匹配

  让超声波换能器和超声波发生器驱动电源、超声波模具良好配合以形成一台完整的超声波设备可以简称为匹配。由于匹配对整机性能的影响是决定性的,无论怎样强调匹配的重要性都不为过。匹配最主要考虑的因素是换能器的电容量,其次是换能器的频率。

  需要强调的是,超声波换能器本身不是一个能量发生器,它只是一个能量转换器。是将电能转换为声能 ( 机械能 ) ,在输入 ( 驱动电源 ) ,输出 (增幅器,超声波模具 ) 良好匹配的前提下,它可以转换(输出)很大的能量。

输入匹配是指换能器与超声波电源的匹配,若输出匹配好而输入匹配不好,则表现为换能器无力,焊不牢。若输出匹配不好而输入匹配好,则换能器会过载,造成晶片错位开裂,破碎,螺杆断,铝裂或烧电箱功率管。举个例子,就像汽车在空挡状态下猛踩油门,发动机肯定容易损坏的。

  换能器与驱动电源的匹配主要有 4 个方面,即阻抗匹配、频率匹配、功率匹配、容抗匹配。

  频率匹配同样也非常重要。这首先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,我们希望这个差别最大不超过 ± 0.1khz ,能小一点就更好。 我们强烈建议您配套焊接模具(焊头)的频率低于振动子频率 0.1khz 左右(小信号频率)。也就是说,若原振动子小信号测量的频率是 14.85 khz ,则连上模具后再测频率为 14.75 khz 最为理想。 同时就应考虑到,超声波换能器接上变幅杆和模具头后,系统的谐振频率峰会变得很尖锐,也即带宽很窄,机械品质因数很大,频率偏移一点都会造成阻抗很大的增加。表现在驱动电源上就是电源(振幅表电功率)很大或过载保护。若刚好这时是空载调机,则很可能会造成晶片错位,晶片裂或中心螺杆断。

  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,负载变化极大,焊接时要有足够的功率输出,空载时要控制在最小振幅。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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