超聲波振動(dòng)子

超聲波振動(dòng)子又稱超聲波振子，將換能器與變幅桿連接后的整體叫做振動(dòng)子。由壓電陶瓷的壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能（聲波振動(dòng)）的相互轉(zhuǎn)換，并通過聲阻抗匹配的前后輻射蓋塊進(jìn)行放大的器件。 [1] 由于變幅桿是一個(gè)無源器件，它本身不產(chǎn)生振動(dòng)，只是將輸入的振動(dòng)改變振幅后再傳遞出去，完成了阻抗變換。超聲波換能器在電場(chǎng)激勵(lì)下能產(chǎn)生有規(guī)律的振動(dòng)，但是振幅一般在10μm左右，這樣的振幅要直接完成焊接和加工工序是不夠的。因此換能器連接合理設(shè)計(jì)的變幅桿后，超聲波的振幅可以在很大的范圍內(nèi)變化，只要材料強(qiáng)度足夠，振幅可以超過100μm。變幅桿在做縱向伸縮振動(dòng)時(shí)，其中間的某橫截面左右兩邊的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向剛好相反，相當(dāng)于存在一個(gè)相對(duì)靜止的節(jié)面。這個(gè)節(jié)面叫做節(jié)點(diǎn)，這里也是振動(dòng)子的較佳固定點(diǎn)，偏離這個(gè)節(jié)點(diǎn)固定就會(huì)降低振動(dòng)子的工作效率，俗稱漏波。

超聲波換能器的應(yīng)用

超聲波馬達(dá)

超聲波馬達(dá)是把定子作為換能器, 利用壓電晶體的逆壓電效應(yīng)讓馬達(dá)定子處于超聲波頻率的振動(dòng), 然后靠定子和轉(zhuǎn)子間的摩擦力來傳遞能量, 帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。超聲波馬達(dá)體積小, 力矩大, 分辨率高, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 直接驅(qū)動(dòng), 無制動(dòng)機(jī)構(gòu), 無軸承機(jī)構(gòu), 這些優(yōu)點(diǎn)有益于裝置的小型化。超聲波馬達(dá)廣泛應(yīng)用于光學(xué)儀器、激光、半導(dǎo)體微電子工藝、精密機(jī)械與儀器、機(jī)器人、醫(yī)學(xué)與生物工程領(lǐng)域。

超聲波清洗

超聲波清洗的機(jī)理是利用超聲波在清洗液中傳播時(shí)的空化、輻射壓、聲流等物理效應(yīng), 對(duì)清洗件上的污物產(chǎn)生的機(jī)械起剝落作用, 同時(shí)能促進(jìn)清洗液與污物發(fā)生化學(xué)反應(yīng), 達(dá)到清洗物件的目的。超聲波清洗機(jī)所用的頻率根據(jù)清洗物的大小和目的可選用10～500 kHz, 一般多為20～50 kHz。隨著超聲波換能器頻率的增加,可采用郎之萬振子、縱向振子、厚度振子等。在小型化方面, 也有采用圓片振子的徑向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)的。超聲波清洗在各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家用設(shè)備、電子、汽車、橡膠、印刷、飛機(jī)、食品、醫(yī)院和醫(yī)學(xué)研究等行業(yè)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

超聲波換能器應(yīng)用

超聲波焊接

超聲波焊接有超聲波金屬焊接和超聲波塑料焊接兩大類。其中超聲波塑料焊接技術(shù)已獲得較為普遍的應(yīng)用。它是利用換能器產(chǎn)生的超聲振動(dòng), 通過上焊件把超聲振動(dòng)能量傳送到焊區(qū)。由于焊區(qū)即兩焊件交界處聲阻大, 所以會(huì)產(chǎn)生局部高溫使塑料熔化, 在接觸壓力的作用下完成焊接工作。超聲塑料焊接可方便焊接其他焊接法無法焊接的部位。另外, 還節(jié)約了塑料制品昂貴的模具費(fèi), 縮短了加工時(shí)間, 提高了生產(chǎn)效率, 有經(jīng)濟(jì)、快速和可靠等特點(diǎn)。