超声波换能器：压电与磁致伸缩

从开发超声波清洗系统中，只有两种类型的超声波换能器的曾经被用于产生所需的气蚀压电和磁致伸缩的声波。 既有效地工作，但是每个人都有一定的优缺点; 作为一个结果，设计者多年来一直在争论哪种类型的优选用于在使用超声波清洗器 。 我们将看看如何每种类型的超声波换能器的作品，每种类型的优点和缺点，然后让你决定哪种类型最适合您的需要。  
      压电和磁致伸缩换能器被用来生成在超声波清洗系统的声波。 Omegasonics比较每个类型的超声波换能器。怎么每个超声换能器厂这两种类型的超声波换能器的完全不同的方法来实现相同的结果的工作。 在压电换能器，具有特殊的电气性能晶体（原来是石英，今天它是一个现代化的陶瓷称为锆钛酸铅）与连接到晶振的相对面的电线连接。 晶体和电线容纳两块金属板之间。 当电压通过晶体通过，它改变形状。 当电力被取走时，它返回到原来的形状。 并且当没有电压在给定频率下，晶体和周围的金属外壳将产生共鸣。磁致伸缩换能器的原理是富含铁的金属（原来是钢铁，今天它的Terfenol-D）的膨胀和收缩时，它们被放置在磁场中工作。使磁致伸缩换能器，许多薄板这种材料被堆叠起来并排做一个“核心”。铜线然后圆柱形卷绕芯，并且整个组件被放置在一个罐，具有顶部和底部板的罐接触芯的端部。 因为电力产生磁场，只要电流施加到线圈铜线，芯长的长度。 当电流被关断，芯恢复到其原来的形状。 通过使用一个交变电流源向所述换能器提供动力，它膨胀和收缩，从而导致在其中它容纳共鸣罐。优点和缺点相关的超声波清洗附件的方法 -压电换能器被连接到使用粘合剂的超声波清洁器壳体，而磁致伸缩换能器通常被连接通过所述外壳焊接到罐中。 在早期，磁致伸缩传感器有优势在这一领域，因为现有的胶粘剂不是很强，压电换能器将成为超脱。 然而，今天，与用于飞机发达的现代设计的胶粘剂的出现，所不同的是可以忽略的。换能器频率 -对于大多数零件和污染物，超声波清洗是最好的40和70千赫之间进行，不过有些超声波清洗机使用频率低至25 kHz和高达170 kHz或更高。 最高的合理频率可实现的在磁致伸缩换能器是大约30千赫，因为为了改变谐振频率，核心必须使短，并且系统最终会达到这样的低质量，没有传递的振动的发生的坦克。 压电换能器是不局限于此限制，因此可以容纳整个频率范围内。 正因为如此，磁致伸缩换能器通常限于低频超声波清洗应用中的部件是大和污染物是很难除去的，但不是必需的完全清洗。能源消耗 -压电换能器转换成低电压电能转化为机械能一步到位，使他们非常有效率。 磁致伸缩换能器将电能转换为磁能，然后将机械能。 大量的能量在此过程中失去热量的形式，并作为一个结果，这些换能器的效率较低。 这意味着用于超声波清洗等量，压电换能器将消耗更少功率固有噪声电平 -由于大多数压电换能器工作在40 kHz以上时，第一子谐波频率为20 kHz以上，这是超越人类可听到的范围内。 磁致伸缩换能器在30 kHz或更低，这使所述第一子谐波在听觉范围的成人（20赫兹到20千赫）操作。 声音是相同的由高张力电力线或变压器发出的嗡嗡声。 当多个磁致伸缩换能器被安装到相同的超声波清洗槽，噪声电平是这样的听力保护装置通常是必需的。预期寿命 -当压电换能器首次设计（使用石英晶体），他们的实力会在一段时间脱落。 磁致伸缩传感器却没有这样的问题，其结果是所选择的换能长时间在超声波清洗系统。 后来，随着工程师们开始开发压电换能器所使用的半导体陶瓷材料，他们了解到，“老龄化”的材料将其转换为压电晶片之前淘汰99％的强度衰减。 因为这种做法，压电换能器不会失去效用随着年龄的增长，如他们曾经和磁致伸缩传感器失去了他们最大的优势。