超聲清洗設(shè)備根據(jù)清洗對象和生產(chǎn)規(guī)模的要求，其組成和結(jié)構(gòu)差別很大，可以是復(fù)雜、龐大的設(shè)備，也可以是非常簡單的結(jié)構(gòu)。這里著重探討由超聲頻電源、換能器和清洗槽組成超聲波清洗設(shè)備的核心部分的質(zhì)量問題。

1、超聲換能器結(jié)構(gòu)的選擇

在低超聲頻段(20—100KHz)，目前工業(yè)上絕大多數(shù)是采用單螺釘夾緊的夾心式壓電換能器(復(fù)合換能器)，結(jié)構(gòu)上的差別主要在于輻射體(與不銹鋼板粘接的鋁塊)的形狀，一種是錐體喇叭;另一種直棒形狀。如圖1a和1b所示。

喇叭狀換能器的聲輻射效率比棒狀換能器高，即同樣的輸入電功率.在清洗槽中得到較大的聲功率，而消耗在換能器上的電功率較少，因而換能器的發(fā)熱也低.

當輸入換能器的電功率相同時，由于喇叭輻射面的面積比棒狀換能器大，所以輻射面的聲強較低，與其粘結(jié)的不銹鋼板表面空化腐蝕小。清洗槽(或浸入式換能器)的壽命延長。所以在一般情況下采用喇叭狀換能器較好，為進一步提高聲輻射效率、展寬頻帶，我國研制出一種半穿孔結(jié)構(gòu)的寬頻帶超聲清洗換能器”

這種換能器尤其在較高頻段{40KHz以上)，其優(yōu)點更為突出.因為它可以削弱橫向振動所帶來的不良影響由于頻帶較寬，也有利于掃頻清洗.

在某些場合，例如清洗較深螺孔時.宜采用高輻射聲強的換能器，此時換能器的輻射體常具有尖削聚焦形狀，以提高輻射面的聲強。這種換能器一般不是粘結(jié)在清洗槽上，而是直接插入液體中進行清洗。

2、換能器在清洗槽中的分布及粘結(jié)問題

目前有些超聲清洗機商品，粘在清洗槽底或壁上的換能器分布過密，一個緊挨一個的排列.輸入換能器的電功率強度達到每平方厘米2-3瓦，這樣高的強度一方面會加快不銹鋼板表面(與清洗液接觸的表面)的空化腐蝕，縮短使用壽命，另一方面由于聲強過高。會在鋼板表面附近產(chǎn)生大量較大的氣泡，增加聲傳播損，在遠離換能器的地方削弱清洗作用。一般選用功率強度每平方厘米低于1.5瓦為宜(按粘有換能器的鋼板面積計算)。如果清洗槽較深，除槽底粘有換能器外，在槽壁上也應(yīng)考慮粘結(jié)換能器。

換能器與清洗槽的粘結(jié)質(zhì)量對超聲清洗機整機的質(zhì)量影響很大.不但要粘牢，而且要求膠層均勻、不缺膠和不允許有裂縫，使超聲能量較大限度地向清洗液中傳輸，以提高整機效率和清洗效果。目前有些清洗設(shè)備為避免換能器從清洗槽上掉下來。采取螺釘加粘膠的固定方式，這種連接方式雖然換能器不會掉下來，但是存在許多隱患。如果螺釘焊接質(zhì)量差，例如不垂直于不銹鋼板表面，則膠層不均勻，甚至有裂痕或缺膠，能量傳輸會削弱;另一方面.如果焊接不好也會影響不銹鋼表面的平整，導(dǎo)致加速空化腐蝕，縮短使用壽命.

判斷粘結(jié)質(zhì)量的方法之一，是在清洗槽裝水并開機工作一段時間后，測量換能器的溫升。如果在眾多的換能器中某個換能器溫升特別快，則表明該換能器可能粘結(jié)不好.因為此時聲輻射不好，電能量大部分消耗在換能器上而發(fā)熱。另一個方法是在小信號條件下逐個測量換能器的電阻抗大小來判別粘結(jié)質(zhì)量。

目前在超聲波清洗機的性能方面還存在一些模糊的認識：認為功率越大，換能器數(shù)目越多.其性能越好，價值越高，甚至以此論價.這種認識是不全面的.如上述，換能器布得過密，功率密度過大，不但清洗效果不好，而且槽底易空化腐蝕.另一方面，目前超聲波清洗機商品所標的功率大多是電功率而不是聲功率，如果所標是指消耗工頻功率，則超聲波清洗機質(zhì)量的優(yōu)劣應(yīng)該由效率來判斷。如果效率低，在同樣清洗效果時則耗電大，反而增加了用戶的費用。超聲清洗機的效率包括兩部分.一是超聲頻電源的效率.即輸入換能器的高頻電功率與消耗工頻電功率之百分比;另一部分是電聲轉(zhuǎn)換效率，即進入清洗液中的聲功率與輸入換能器的電功率之百分比.目前我國在工業(yè)生產(chǎn)中還沒有一種簡便的方法和設(shè)備來測量電聲轉(zhuǎn)換效率。各廠家所標的超聲波清洗機的功率是含糊不清的，亟需有行業(yè)的統(tǒng)一標準.



相關(guān)建材詞條解釋：

換能器

換能器主要有 磁致伸縮和 壓電晶體兩大類。