功率超声换能器的优化设计，超声波金属点焊机
摘 要 ： 对夹心式超声波金属点焊机压电陶瓷功率超声换能器的优化设计进行了探讨 。分析了一种压电陶瓷中间带有厚电极的夹心式换能器的频率特性及其机电转换性能 . 得出了金属厚电极的几何尺寸对换能器振动性能的影响 。探讨了换能器中压电陶瓷片的位置和几何尺寸对换能器的共振频率 / 反共振频率和有效机电耦合系数的影响 . 并得出了一些有利于夹心式换能器优化设计的结论 。
关键词 ： 夹心式压电陶瓷超声换能器 ， 共振频率 ， 反共振频率 ，有效机电耦合系数
引言
引言
在功率超声及水声学研究领域 . 夹心式压电陶瓷换能器得到了极为广泛的应用 。 此类换能器主要由中心压电陶瓷片 / 前后金属盖板 / 预应力螺栓 / 金属电极片以及预应力螺栓绝缘套管等组成 。其超声波铜管密封超声波封切机焊接设备主要特点包括 ：
（1）既利用了压电陶瓷振子的纵向效应 . 又得到了较低的共振频率 .
（2）由于压电陶瓷本身的特点 . 即抗张强度差 .在大功率工作状态下容易发生破裂 . 通过采用金属块以及预应力螺栓给压电陶瓷圆片施加预应力 . 使
压电陶瓷圆片在强烈的振动时始终处于压缩状态 .从而可以避免压电陶瓷片的破裂 .
(3)由于压电陶瓷属于一种绝缘性材料 . 因此其导热性能很差 . 在大功率状态下极易发热 . 从而造成能量的转换效率下降 . 在夹心式压电陶瓷换能器中 . 由于使用了金属前后盖板 . 换能器的导热性能会得到很大的改善 .只要金属材料与压电陶瓷材料的厚度以及横向尺寸选择适当 . 压电陶瓷材料弹性常数的温度系数可以由金属材料弹性常数的温度系数加以补偿 . 因此夹心式压电陶瓷换能器的频率温度系数可以做得很小 . 其温度的稳定性也较好 .
(4) 在夹心式压电陶瓷换能器中 . 通过改变压电陶瓷材料的厚度 / 形状及前后金属盖板的几何尺寸和形状 . 可以对换能器进行优化设计 . 来获得不同的工作频率和其他一些性能参数 . 以适应不同的工作环境和应用场合 .
客服