超聲波探傷原理及傳感器測試與設計

超聲波換能器，喇叭和聲套是將電能轉換為振動的裝置。要了解操作原理，可以在超聲波焊接機和汽車之間進行比較。

傳感器執(zhí)行能量轉換(作為)，變壓器調(diào)節(jié)力和速度之間的比例(如變速箱)，最后超聲波/超聲波喇叭引導并施加該能量來完成所需的工作(作為車輪)。

在汽車中，所有機械系統(tǒng)部件必須設計好，諧波，以盡可能提高能量傳輸效率。超聲波系統(tǒng)也是如此，然而在這種情況下，效率的關鍵參數(shù)是應盡可能接近的部件的頻率(例如20 kHz +/- 50 Hz)。

一套聲學超聲波焊接與汽車的機械系統(tǒng)之間的類比。

操作

傳感器具有兩個工作頻率，在其電阻抗曲線中可以很容易地識別。阻抗最大值對應于反諧振頻率(最大速度)。超聲波焊接系統(tǒng)以反共振頻率工作。阻抗最小值對應于共振頻率(最大力)。超聲波清洗系統(tǒng)以共振頻率工作。

傳感器的阻抗曲線對頻率。

增加超聲波/喇叭頻率：

降低超聲電極/喇叭長度以增加頻率。

超聲波焊接機/模具(廠)：

降低超聲波/喇叭頻率：

降低超聲波/喇叭頻率的步驟。

傳感器測試

要正常工作，傳感器的頻率和阻抗必須在公差范圍內(nèi)。例如，對于焊接系統(tǒng)，頻率應該比標稱聲學設定頻率高2.5%，公差為+/- 0.25%。

頻率和阻抗的決定性因素是零件的尺寸精度，應用的緊密度，陶瓷質量和調(diào)諧(類似于超聲波傳播的情況)。

使用TRZ分析儀確定換能器的頻率和阻抗。

聲學測試

聲學組的頻率和阻抗必須在可接受的范圍內(nèi)。在焊接系統(tǒng)中，頻率的公差為±0.25%，例如20khz±50Hz。

性能取決于頻率調(diào)諧和部件之間的一致性。組合傳感器和轉換器(一個低頻，另一個是高頻)時，即使在正確的頻率下工作，也可能發(fā)生這種情況。通過測量阻抗來檢測這種類型的問題。

超聲波焊接聲學振動振幅。

壓電陶瓷試驗

壓電陶瓷是傳感器芯和關鍵元件。對于電源應用，通常應用PZT-8和PZT-4型。

在重新組裝之前，必須證明陶瓷的微裂紋。使用TRZ軟件，可以通過電阻抗曲線中出現(xiàn)異常峰值輕松檢測到裂紋。

用TRZ軟件測試壓電陶瓷

預測維護

通過預測性維護，可以方便地避免超聲波系統(tǒng)中的問題。一般來說，頻率偏差表示磨損，在阻抗中表示耦合問題。這些問題是通過對接口進行重新緊固和拋光來解決的

使用TRZ進行切割和焊接的系統(tǒng)的預測性維護