超声波应用

1、超声波换能器目录概述 1. 功能结构超声波换能器常见问题概述 1. 功能结构超声波换能器常见问题展开概述 超声波换能器超声波换能器，要解决的技术问题是设计一种作用距离大、频带宽的超声波换能器。 换能器由外壳、匹配层、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆和Cymbal阵列接收器组成。压电陶瓷圆盘换能器采用厚度方向极化的PZT-5压电材料制成，Cymbal阵列接收器由816只Cymbal换能器、两个金属圆环和橡胶垫圈组成。压电陶瓷圆盘换能器用作基本的超声波换能器，由它发射和接收超声波信号；Cymbal阵列接收器位于圆盘式压电换能器之上，作为超声波接收器，用于接收圆盘换能器频带之外的多普勒回波信号。本发明的作用距离大于35m，频带宽度达到10kHz，能检测高速移动的远距离目标。 功能结构超声波换能器(2张)超声波换能器，包括外壳(1)、匹配层即声窗(2)、压电陶瓷圆盘换能器(3)、背衬(4)、引出电缆(5)，其特征在于它还包括Cymbal阵列接收器，它由引出电缆(6)、816只Cymbal换能器(7)、金属圆环(8)、(9)和橡胶垫圈(10) 组成；Cymbal阵列接收器位于圆盘式压电换能器3

2、之上；压电陶瓷圆盘换能器用作基本的超声波换能器，由它发射和接收超声波信号；Cymbal阵列接收器位于圆盘式压电换能器之上，作为超声波接收器，用于接收圆盘换能器频带之外的多普勒回波信号。 主要适用与超声波塑料焊接机、超声波金属焊接机，超声波清洗机，气相机，三氯机等 超声波换能器常见问题1、超声波振子受潮，可以用兆欧表检查与换能器相连接的插头，检查绝缘电阻值就可以判断基本情况，一般要求绝缘电阻大于5兆欧以上。如果达不到这个绝缘电阻值，一般是换能器受潮，可以把换能器整体（不包括喷塑外壳）放进烘箱设定100 左右烘干3小时或者使用电吹风去潮至阻值正常为止。 2、换能器振子打火，陶瓷材料碎裂，可以用肉眼和兆欧表结合检查，一般作为应急处理的措施，可以把个别损坏的振子断开，不会影响到别的振子正常使用。 3、振子脱胶，我们的换能器是采用胶结，螺钉紧固双重保证工艺，在一般情况下会出现这种情况。 4、不锈钢振动面穿孔，一般换能器满负荷使用10年可能会出现振动面穿孔的情况 材料纵波声速表固体中的声速也各不相同，和温度与物体形状，所受的压力，磁力等都有关系。声波在固体中用纵波和横波两种形式传播，这两种波的波速

3、也不相同，液体不传播横波。下面只能是近似值材料纵波声速表材料 m/s 铝 6305水 1473 铋 2184 空气 340（标） 黄铜 4394 有机玻璃 2692 钨 5334 钙2769 锌 4216 聚苯乙烯 2337 钛 6096 聚四氟乙烯 1422 锡 3327 大理石 3810 金 3251 环氧树脂 2540 铁 5893 煤油 1324 铅 2159 玻璃 5664 铂 3962 火石玻璃 4267 镁 5791 PVC 2388 镍 5639 冰 3988 银 3607 陶瓷 5842 普通钢 5918 石英玻璃 5639 不锈钢 5664 硫化橡胶 2311 铸铁 4572 尼龙 2591 汞 1448 石蜡 2210 紫铜 4674 软木500横波和纵波横波，是振动方向与传播方向垂直的波。 纵波，是振动方向与传播方向在同一直线上的波。 波动是一种重要而普遍的物质运动形式,例如绳子上传播的波,空气中传播的声波,水面波等,它们都是机械振动在弹性媒质中的传播形成的,这类波称为机械波.波动并不限于机械波,无线电波,光波等也是物质的一种波动形式,这类波是交变电磁场在空间的

4、传播,通称为电磁波.机械波和电磁波的本质是不同的,但它们具有波的共性. 从运动学上来讲,机械波和电磁波的形式是一样的,但是,从动力学角度上看来,两者有本质上的区别,机械波用的是弹性介质的方程来描述的,而电磁波用的是电场和磁场的梯度函数来描述的. 波动是一种重要而普遍的物质运动形式,例如绳子上传播的波,空气中传播的声波,水面波等,它们都是机械振动在弹性媒质中的传播形成的,这类波称为机械波.波动并不限于机械波,无线电波,光波等也是物质的一种波动形式,这类波是交变电磁场在空间的传播,通称为电磁波.机械波和电磁波的本质是不同的,但它们具有波的共性. 从运动学上来讲,机械波和电磁波的形式是一样的,但是,从动力学角度上看来,两者有本质上的区别,机械波用的是弹性介质的方程来描述的,而电磁波用的是电场和磁场的梯度函数来描述的.横波和纵波波就是振动的传播。当波从波源传播出去，就是介质的事。在同种均匀介质中，振动的传播是匀速直线运动，这种运动，用波速V表征。对于匀速直线运动，波速V不变（大小不变，方向不变），所以波速V是一个不变的量。振动是另一回事，介质分子并没有随着波的传播而迁移，介质分子的永不停息的无

5、规则的运动，是热运动，其平均速度为零。所以，在研究振动和波的问题上，为了使问题尽量简化，我们假定所有的介质分子都是静止的。它们每一个个体的运动，只是简谐振动。我们知道，作简谐振动的质点的运动速度，时时刻刻都是变化的。如果振动方程是xAsint那么，速度就是vAcost，时间t变化，振速v随时间而发生变化。当振动在介质中传播时，有两种形式，一种叫做P波，又叫做纵波。这种波的特点，就是振速vV波速。另一种叫做S波，又叫横波。这种波的特点，就是振速vV波速。中学生很喜欢发问，他们会问：如果振速v与波速V 既不在同一直线上，又不互相垂直呢？这根本不是问题。我们可以认为，这样的波源传播出来的波，含有两列波，一列是纵波，一列是横波。它们在同一种介质中的传播速度V不同，纵波的速度比横波的速度大得多。所以，在波从波源中传播出来之后，它们就自动分开了。中学生很喜欢发问，他们会继续问：为什么纵波和横波的波速会不相同的呢？这时我会反问：什么是纵波？什么是横波？如果最基本的问题都没有搞清楚，却不断地追问下去，最后的结果，除了把自己搞糊涂，没有任何好处。不断追问的结果，一定是无解的，一定是把自己搞糊涂的。例如：

6、人为什么吃饭？因为人要活着。人为什么要活着？因为人要做事。人为什么要做事？没完没了的追问，是很恐怖的事。特别是，还可以有无数版本，例如：人为什么吃饭？因为人要进行新陈代谢。人为什么要进行新陈代谢？所有有生命的物体都要进行新陈代谢。人为什么要有生命？没完没了的追问，恐怖不恐怖？我们如果对分子运动论很熟悉，就会知道，既然我们研究的介质分子是静止的、均匀分布的，那么，对于纵波来说，当振子向前运动时，它将占据前方原来均匀分布介质分子的空间，把原来的介质分子压缩在一个小空间中，形成一个密部。密部的分子之间的距离变小，呈现的分子力是斥力。斥力使分子向周围作离心运动。离心运动的结果，使原来是密部的小空间变成疏部，而周围的空间变成新的密部。那么，宏观地看，相当于原来密部变成疏部，而且密部传播出去。那么，新的疏部也传播出去。于是，宏观地看，振子（波源）不断向外传播出密疏相间的振动，这就是纵波。显然，分子力的斥力较为强大，而且作用范围较近，因此，振动传播出去的速度较快。所以，纵波的传播速度较快。不仅如此，这一叙述对所有介质都适用。所以，纵波可以在固体、液体、气体的内部传播，也可以在固体的表面传播，却不可以

7、在液体和气体的分界面上传播。中学生一定会追问？为什么纵波不可以在液体和气体的分界面上传播？在液体和气体的分界面上，液体的表面层分子比较稀薄，形成一个呈现表面张力的特殊层。这一层如果出现密部和疏部，意味着液体的表面粉碎。表面张力不允许液体表面粉碎，所以液体表面不能传播纵波。那么横波呢？对于波速V，介质分子是横向运动的，它们之间的分子力主要为分子引力，力较小，作用范围又较大，所以振动的传播比较慢。气体分子之间没有横向力，液体内部的分子之间也没有横向力，所以，横波不能在气体中传播，也不能在液体中传播。横波可以在固体内部、固体表面、液体和气体的分界面上传播。当地震发生时，强大的能量在震中释放出来，造成破坏。例如，四川汶川地震播放的能量，相当于256颗原子弹同时爆炸。这样巨大的能量，有部分以地震波的形式，传播出去。其中，当然有纵波和横波。由于纵波可以在地球内部的所有介质中传播，所以，传播到台湾、北京等遥远的地方的地震波，主要是纵波。纵波在建筑物中引发的震感，就是水平晃动。楼层越高，感觉越明显。横波呢？横波在地球内部传播时，遇到地下水、或者河流、海洋，就会过不去。横波在震中附近的建筑物中引发的震感

8、，就是竖直巅波。对于抗震级数不够的建筑物，竖直巅波会直接破坏建筑的内部结构，破坏性比纵波强烈得多。虽然，震中之外的地方，横波比纵波来得慢，它震松了建筑结构，并没有造成坍塌。可是等下一个纵波到来时，已经震松了的建筑结构，如何能够经受水平的晃动？这就是余震比主震级数低，破坏力却更大的主要原因。通常，主震到余震之间有一定的时间，如果能够抓紧这段时间，撤离建筑物，到空旷的地方去，那么，需要挖掘救助的机会，就会大大降低超声波塑料焊接机的工作原理： 当超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅，所加压力及焊接时间等三个因素，焊接时间和焊头压力是可以调节的，振幅由换能器和变幅杆决定。这三个量

9、相互作用有个适宜值，能量超过适宜值时，塑料的熔解量就大，焊接物易变形；若能量小，则不易焊牢，所加的压力也不能太大。这个最佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm的最佳压力之积。 对不同的焊接对象需要有不同工具头，超声波塑料焊接机由于使用场合及焊接材料不同，焊接尺寸大小不一样，其规格也是各式各样的。超声波变幅杆简介超声波变幅杆(超声波变幅器)顾名思义就是配合超声波换能器改变超声波振动幅度的功能组件。其主要作用是改变换能器的振幅(一般是增大)、提高振速比、提高效率，提高机械品质因数，加强耐热性，扩大适应温度范围，延长换能器的使用寿命。超声波换能器通过安装变幅杆(超声波变幅器)调整了换能器与超声波工具头之间的负载匹配，减小了谐振阻抗，使其在谐振频率工作提高了电声转换效率，有效降低了超声波换能器的发热量，提高使用寿命。 超声波变幅杆形状根据超声波的应用场合不同超声波变幅杆(超声波变幅器)的设计形状也不同。一般变幅器、变幅杆分为：棒形、阶梯形、圆台形、指数形、悬链形、高斯形、复合型等形状。变幅杆的制作专业制造超声波变幅杆（铝合金超声波变幅杆、钛合金超声波变幅杆、钢材料超声波变幅）超声波变幅也称为聚能器，它主要作用是将机械振动的振幅放大，也就是将能量集中在较小面积上，产生聚能作用。1、超声波模具的振幅参数振幅对于需要焊接的材料来说是一个关键参数，相当于铬铁的温度，温

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