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压电陶瓷在大功率超声波领域的应用

时间:2026-05-25| 作者:admin

超声波换能器,俗称“超声波振子”或“超音波振荡子”,对于超声波清洗应用类,称为“超声波清洗换能器”。超声波清洗换能器一般采用喇叭型复合阵子结构(属兰杰文振子结构),它由前、后金属盖板、压电陶瓷晶片、预应力螺杆、电极片、和绝缘套管组成。施加合适的预应力,换能器在大功率高振幅的条件下具有良好的机电转换效率。 超声清洗正是通过换能器产生的超声波振动,在水中发生空化效应所产生的瞬间高压空泡,冲击被清洗物而达到良好的清洗效果。超声波清洗换能器属连续工作的中功率型换能器,一般以连续工作的平均值来计算与恒量其功率大小。

换能器的优劣取决于材料和制作工艺,不同厂家换能器的性能和使用寿命不同。因此选择合适的换能器生产厂家很重要。超声波换能器利用压电陶瓷的压电效应,来实现电能向机械能(声波振动)转换的设备。超声清洗是通过换能器产生的超声波振动,在水中发生空化效应所产生的无数高压空化气泡爆破,瞬间爆破的能量将清洗物件表面的污垢剥离,以达到清洁的效果。超声波清洗的优点:清洁度高、清洗效果好。


P4 材料适用于超声波清洗和无损检测转换器,它具有高耦合系数,中等的机械品质因素和优异的机械稳定性,并可以承受共振时产生的较大振幅。转换器的能量输出(在水下单向输出)范围可介 7-10 W/cm2。陶瓷元件的高操作温度不得超过125 °C, 其抗压强度取决于安装条件(负荷应均匀分布)在连续受压模式下通常大可以达到70MPa。

P8材料是为那些需在单位面积下承受大载荷的转换器设计的,这种材料结合了高机械品质因素、高耦合系数及低介质损耗。它还具备较好的抗退极化特性,所以P8 特别适合大功率换能器。通过适当的设计,转换器可以实现超过2kw的主动功率输出。这种转换器主要用于超声波焊接和超声波加工设备中也可用于高性能清洗设备中。基于转换器的设计和耦合方法,超声波清洗系统的配置范围为主动功率输出介于10-20W/cm2(水下单向发射),高工作温度为125 °C, 大连续抗压强度(假定负荷均分布)约为125MPa。