Tradičný ultrazvukový impedančný analyzátor všetky potrebujú počítačový softvér na realizáciu funkcie skenovacej analýzy a HS520A poskytovaný ultrazvukovým analyzátorom série Altrasonic má nielen funkcie počítačovej skenovacej analýzy, ale tiež poskytuje displej priamo v prístroji funkciu piezoelektrického skenovania prístroja, zákazníci nie už pre každú konfiguráciu nástroja potrebujú počítač. Táto metóda nielen zaisťuje účinnosť testu, ale tiež znižuje náklady na testovanie. Toto je séria produktov HS520A v oblasti piezoelektrického testovania s cieľom poskytnúť zákazníkom ďalšie superhodnotné riešenie.
Zároveň má HS520A dobrú presnosť merania, veľmi široký frekvenčný rozsah a vynikajúcu stabilitu, čo môže spĺňať požiadavky na meranie väčšiny ultrazvukových prístrojov a materiálov.
Ultrazvukový impedančný analyzátor sa používa hlavne na meranie impedančných charakteristík všetkých druhov ultrazvukových prístrojov vrátane: piezoelektrickej keramiky, prevodníkov, ultrazvukových čistiacich strojov, ultrazvukových meračov, ultrazvukových motorov, ultrazvukových prietokomerov, ultrazvukových detektorov chýb a iných ultrazvukových zariadení.
Parameter merania
V prípade piezoelektrického zariadenia sa jeho impedančné charakteristiky menia s frekvenciou. Úplný opis piezoelektrického zariadenia vyžaduje mimoriadne zložitú obvodovú sieť a vo frekvenčnom pásme, ktoré nás zaujíma, sa vyberie jednoduchšia sieť (vrátane induktorov, rezistorov, kondenzátorov), čo je úplnejší opis charakteristík piezoelektrického zariadenia. Bolo dokázané, že sieť je vytvorená pomocou induktorov, rezistorov a kondenzátorov zahrnutých v nasledujúcej sieti a požadované charakteristiky siete sa môžu lepšie reprodukovať.
Pre všeobecné piezoelektrické zariadenie neexistuje žiadna iná rezonancia vo frekvenčnej oblasti mimo určitej rezonančnej frekvencie. Vo frekvenčnej oblasti blízko rezonančnej frekvencie môže byť zariadenie simulované s množstvom induktorov, rezistorov a kondenzátorov a zodpovedajúci ekvivalentný obvod je uvedený nižšie. Zobrazuje sa nasledovne:
Obrázok 1: Schéma obvodu ekvivalentného všeobecnému piezoelektrickému zariadeniu
Obrázok 2: Charakteristiky vstupu piezoelektrických zariadení
Na obrázku 1 je (a) symbol označujúci piezoelektrické zariadenie a (b) je ekvivalentný obvod piezoelektrického zariadenia. Keď CO je statický kondenzátor, R1, C1 a L1 sú odpor, kapacitancia a indukčnosť v dynamickej impedancii, a R0 je izolačný odpor materiálu. Vo vyššie uvedenom ekvivalentnom obvode, pretože obvod je vyjadrený paralelne, je vhodné použiť admitančnú analýzu, takže admitancia celého obvodu je Y a paralelná vetva (pozostávajúca z R0, C0, nazývaná statická admitancia). Y0, vetva série
Cesta (zložená z R1, L1 a C1, nazývaná dynamická admitancia) je povolená do Y1.
Y = Y0 + Y1 Y0 = 1 / R0 + 1 / (j2πfC0), Y1 = 1 / {R1 + j2πf L1 + 1 / (j2πfC1)}
Výpočet sa môže použiť na získanie variácie celkovej admitancie Y a dynamickej admitancie Y1 s frekvenciou f (charakteristika admitancie a frekvencie). Y a Y1 sú vektory, ktoré by sa mali v grafickej podobe rozkladať na reálne časti (vodivosť G) a imaginárne časti (susceptancia B).
Obrázok 2 zobrazuje dve rôzne reprezentácie vstupných charakteristík. Horná časť je charakteristický diagram vodivosti / pruženia s frekvenciou, žltá čiara predstavuje charakteristický diagram B (S) - f a červená čiara je charakteristický diagram G (S) - f. Spodná polovica je vektorová rovina admitancie, súradnica je vodivosť G (skutočná časť admitancie) a ordinát je susceptancia B (imaginárna časť admitancie), ktorá ukazuje, ako sa mení s frekvenciou.
Charakteristiky variácie vstupu zariadenia.
Keď sa frekvencia signálu zmení v rozsahu okolo rezonančnej frekvencie (sériová rezonancia), trajektória vektora Y1 je kružnica, ktorej stred je (1/2R1, 0) a polomer je 1/2R1.
Keď sa trajektória vektora Y1 okolo rezonančnej frekvencie otočí o jedno kolo, vektor Y0 sa všeobecne mení s frekvenciou a možno ho považovať za konštantnú. Preto je dráha Y1 dráhy posunutá pozdĺž pozdĺžnej osi v rovine prijatia. Dráhu kruhu admitancie Y môžete získať ako funkciu frekvencie, tzv. Admitančný kruh.
Pomocou admitančnej schémy je možné získať ekvivalentný obvod piezoelektrického zariadenia a ďalšie dôležité parametre.
(1) Fs: Frekvencia mechanickej rezonancie, to znamená prevádzková frekvencia vibračného systému, by sa mala pri projektovaní čo najviac blížiť očakávanej hodnote. Pre čistiaci stroj, čím vyššia je rezonančná frekvenčná konzistencia vibrátora, tým lepšie. V prípade zváračov plastov alebo ultrazvukového obrábania, ak je konštrukcia klaksónu alebo formy neprimeraná, sa rezonančná frekvencia vibrátora bude líšiť od pracovného bodu.
(2) Gmax: Vodivosť v sériovej rezonancii, hodnota vodivosti pri prevádzke vibračného systému, ktorá je recipročnou hodnotou dynamického odporu R1. Čím väčšie, tým lepšie pri rovnakých podporných podmienkach, Gmax = 1 / R1. Všeobecne je na čistenie alebo zváranie vibrátorov medzi asi 50 mS a 500 mS. Ak je vibrátor alebo vibračný systém príliš malý, môžu mať vo všeobecnosti problémy, ako napríklad nesúlad obvodov alebo nízka účinnosť konverzie a krátka životnosť vibrátora.
(3) C0: Kapacitancia statickej vetvy v ekvivalentnom obvode piezoelektrického zariadenia, C0 = CT-C1 (kde: CT je voľná kapacita pri 1 kHz a C1 je kapacita dynamickej vetvy v ekvivalentnom obvode piezoelektrické zariadenie). Pri používaní sa rovnováha C0 uskutočňuje s indukčnosťou. Pri návrhu obvodu práčky alebo ultrazvukového stroja môže správne vyváženie C0 zvýšiť účinník napájania. Existujú dva spôsoby použitia vyváženia induktora, paralelného ladenia a sériového ladenia.
(4) Qm: faktor mechanickej kvality určený metódou vodivostnej krivky, Qm = Fs / (F2-F1), čím vyššia je Qm, tým lepšie, pretože čím vyššia je Qm, tým vyššia je účinnosť vibrátora; ale Qm sa musí zhodovať s napájaním, Qm Ak je hodnota príliš vysoká, napájanie sa nemôže zhodovať.
Na čistenie vibrátora platí, že čím vyššia je hodnota Qm, tým lepšie. Všeobecne povedané, Qm čistiaceho vibrátora by mala dosiahnuť 500 alebo viac. Ak je príliš nízka, účinnosť vibrátorov je nízka.
Pri ultrazvukovom obrábaní je hodnota Qm samotného vibrátora obvykle okolo 500. Po pridaní klaksónu obvykle dosahuje asi 1000 plus forma, všeobecne dosahuje 1500 - 3000. Ak je príliš nízka, účinnosť vibrácií je nízka, ale nemala by byť príliš vysoká, pretože čím vyššia je Qm, čím užšia je pracovná šírka pásma, ťažko sa dá zladiť tvrdý zdroj energie, je ťažké pracovať so zdrojom energie. rezonančný frekvenčný bod a zariadenie nemôže fungovať.
(5) F2, F1: polovičná frekvencia bodového výkonu vibrátora. Pre celý vibračný systém (vrátane klaksónu a formy) pre ultrazvukové obrábanie je F2-F1 väčší ako 10 Hz, inak je frekvenčné pásmo príliš úzke, napájanie je ťažké pracovať v rezonančnom frekvenčnom bode a zariadenie nemôže pracovať.
F2-F1 priamo súvisí s hodnotou Qm, Qm = Fs / (F2-F1).
(6) Fp: antirezonančná frekvencia (hlavne rezonancia generovaná C0 a L1), rezonančná frekvencia paralelnej vetvy piezoelektrického vibrátora. Pri tejto frekvencii je impedancia piezoelektrického vibrátora najväčšia a admitancia je najmenšia.
(7) Zmax: antirezonančná impedancia. Za normálnych podmienok je antirezonančná impedancia meniča vyššia ako niekoľko desiatok kilometrov. Ak je anti-rezonančná impedancia relatívne nízka, životnosť vibrátora je často krátka.
(8) CT: voľná kapacita, hodnota kapacity piezoelektrického zariadenia pri 1 kHz. Táto hodnota je v súlade s hodnotou nameranou digitálnym meračom kapacity. Táto hodnota mínus dynamický kondenzátor C1 môže získať skutočnú statickú kapacitu C0, C0 musí byť vyvážená externým induktorom, C1 sa podieľa na premene energie, keď systém funguje, nie je potrebné vyvážiť.
(9) Dynamický odpor R1: Je to odpor sériového zapojenia piezoelektrických vibrátorov na obrázku. Vzorec je: R1 = 1 / D, kde D je priemer admitančnej kružnice.
(10) Dynamická indukčnosť L1: Je to indukčnosť sériovej vetvy piezoelektrického vibrátora na obrázku.
Výpočtový vzorec je: L1 = R1 / 2π (F2-F1), kde R1 je dynamický odpor a F1 a F2 sú polovičné výkonové body.
(11) Dynamická kapacita C1: Je to kapacita sériovej vetvy piezoelektrického vibrátora na obrázku.
Výpočtový vzorec je: C1 = 1 / 4π 2 Fs 2 L1, kde Fs je rezonančná frekvencia a L1 je dynamická indukčnosť.
(12) Statická kapacita C0: Vzorec výpočtu je C0 = CT-C1, kde CT je voľná kapacita a C1 je dynamická kapacita.
(13) Keff: účinný elektromechanický spojovací koeficient. Všeobecne povedané, čím vyšší je Keff, tým vyššia je účinnosť konverzie.
