超声波探伤的原理以及传感器测试与设计

　　超声波换能器，喇叭和声套是将电能转换为振动的装置。要了解操作原理，可以在超声波焊接机和汽车之间进行比较。

　　传感器执行能量转换（作为电机），变压器调节力和速度之间的比例（如变速箱），最后超声波/超声波喇叭引导并施加该能量来完成所需的工作（作为车轮）。

　　在汽车中，所有机械系统部件必须设计好，谐波，以尽可能提高能量传输效率。超声波系统也是如此，然而在这种情况下，效率的关键参数是应尽可能接近的部件的频率（例如20 kHz +/- 50 Hz）。

　　

　　一套声学超声波焊接与汽车的机械系统之间的类比。

　　操作

　　传感器具有两个工作频率，在其电阻抗曲线中可以很容易地识别。阻抗最大值对应于反谐振频率（最大速度）。超声波焊接系统以反共振频率工作。阻抗最小值对应于共振频率（最大力）。超声波清洗系统以共振频率工作。

　　

　　传感器的阻抗曲线对频率。

　　增加超声波/喇叭频率：

　　

　　降低超声电极/喇叭长度以增加频率。

　　超声波焊接机/模具（厂）：

　　降低超声波/喇叭频率：

　　

　　降低超声波/喇叭频率的步骤。

　　传感器测试

　　要正常工作，传感器的频率和阻抗必须在公差范围内。例如，对于焊接系统，频率应该比标称声学设定频率高2.5％，公差为+/- 0.25％。

　　频率和阻抗的决定性因素是零件的尺寸精度，应用的紧密度，陶瓷质量和调谐（类似于超声波传播的情况）。

　　

　　使用TRZ分析仪确定换能器的频率和阻抗。

　　声学测试

　　声学组的频率和阻抗必须在可接受的范围内。在焊接系统中，频率的公差为±0.25％，例如20khz±50Hz。

　　性能取决于频率调谐和部件之间的一致性。组合传感器和转换器（一个低频，另一个是高频）时，即使在正确的频率下工作，也可能发生这种情况。通过测量阻抗来检测这种类型的问题。

　　

　　超声波焊接声学振动振幅。

　　压电陶瓷试验

　　压电陶瓷是传感器芯和关键元件。对于电源应用，通常应用PZT-8和PZT-4型。

　　在重新组装之前，必须证明陶瓷的微裂纹。使用TRZ软件，可以通过电阻抗曲线中出现异常峰值轻松检测到裂纹。

　　

　　用TRZ软件测试压电陶瓷

　　预测维护

　　通过预测性维护，可以方便地避免超声波系统中的问题。一般来说，频率偏差表示磨损，在阻抗中表示耦合问题。这些问题是通过对接口进行重新紧固和抛光来解决的

　　

　　使用TRZ进行切割和焊接的系统的预测性维护