Tradiční ultrazvukový analyzátor impedance všichni potřebují počítačový software pro realizaci funkce skenovací analýzy a HS520A poskytované ultrazvukovým analyzátorem série Altrasonic mají nejen funkce analýzy počítačového skenování, ale také poskytují zobrazení přímo v přístroji přímo piezoelektrickou skenovací funkci, zákazníci ne déle potřebují počítač pro každou konfiguraci nástroje. Tato metoda nejen zajišťuje účinnost testu, ale také snižuje náklady na test. Toto je řada produktů HS520A v oblasti piezoelektrického testování, které zákazníkům poskytují další superhodnotné řešení.
Současně má HS520A dobrou přesnost měření, ultra široký frekvenční rozsah a vynikající stabilitu, což může splnit požadavky na měření většiny ultrazvukových zařízení a materiálů.
Ultrazvukový impedanční analyzátor se používá hlavně k měření impedančních charakteristik všech druhů ultrazvukových přístrojů, včetně: piezoelektrické keramiky, převodníků, ultrazvukových čisticích strojů, ultrazvukového dosahu, ultrazvukových motorů, ultrazvukových průtokoměrů, ultrazvukových detektorů vad a dalších ultrazvukových zařízení.
Parametr měření
U piezoelektrického zařízení se jeho impedanční charakteristiky liší podle frekvence. Úplný popis piezoelektrického zařízení vyžaduje extrémně složitou obvodovou síť a v kmitočtovém pásmu, které nás zajímá, je vybrána jednodušší síť (včetně induktorů, rezistorů, kondenzátorů), úplnější popis charakteristik piezoelektrického zařízení. Bylo prokázáno, že síť je konstruována pomocí induktorů, rezistorů a kondenzátorů zahrnutých v následující síti a požadované charakteristiky sítě lze lépe reprodukovat.
Pro obecné piezoelektrické zařízení neexistuje žádná jiná rezonance ve frekvenční oblasti mimo určitou rezonanční frekvenci. Ve frekvenční oblasti blízké rezonanční frekvenci může být zařízení simulováno s množstvím induktorů, rezistorů a kondenzátorů a odpovídající ekvivalentní obvod je uveden níže. Zobrazeno takto:
Obrázek 1: Schéma ekvivalentního obvodu obecného piezoelektrického zařízení
Obrázek 2: Přípustné charakteristiky piezoelektrických zařízení
Na obr. 1 je (a) symbol označující piezoelektrické zařízení a (b) je ekvivalentní obvod piezoelektrického zařízení. Kde CO je statický kondenzátor, R1, C1 a L1 jsou rezistence, kapacitance a indukčnosti v dynamické impedanci, a R0 je izolační odpor materiálu. Ve výše uvedeném ekvivalentním obvodu, protože obvod je vyjádřen paralelně, je vhodné použít admitanční analýzu, takže admitance celého obvodu je Y a paralelní větev (sestávající z R0, C0, nazývaná statická admitance) Admitance je Y0, větev série
Cesta (složená z R1, L1 a C1, zvaná dynamická admitance) je přijata na Y1.
Y = Y0 + Y1 Y0 = 1 / R0 + 1 / (j2πfC0), Y1 = 1 / {R1 + j2πf L1 + 1 / (j2πfC1)}
Výpočet lze použít k získání variace celkové admitance Y a dynamické admitance Y1 s frekvencí f (charakteristika admitance-frekvence). Y a Y1 jsou vektory, které by měly být v grafické podobě rozloženy na reálné části (vodivost G) a imaginární části (susceptance B).
Obrázek 2 ukazuje dvě různé reprezentace vstupních charakteristik. Horní část je charakteristickým diagramem vodivosti / zavěšení s frekvencí, žlutá čára představuje charakteristický diagram B (S) - f a červená čára je charakteristický diagram G (S) - f. Spodní polovina je admitanční vektorová rovina, vodorovná osa je vodivost G (skutečná část admitance) a ordinát je susceptance B (imaginární část admitance), která ukazuje, jak se mění s frekvencí.
Charakteristiky kolísání přípustnosti zařízení.
Když se frekvence signálu mění v rozsahu kolem rezonanční frekvence (sériová rezonance), trajektorie vektoru Y1 je kružnice, jejíž střed je (1/2R1, 0) a poloměr je 1/2R1.
Když se trajektorie vektoru Y1 kolem rezonanční frekvence otočí o jedno kolo, vektor Y0 se obecně mění s frekvencí a může být považován za konstantu. Trajektorická kružnice Y1 je proto posunuta podél podélné osy v rovině admitance. Trajektorii kruhu admitance Y můžete získat jako funkci frekvence, tzv. Admitančního kruhu.
Pomocí admitanční tabulky lze získat ekvivalentní obvod piezoelektrického zařízení a další důležité parametry.
(1) Fs: Mechanická rezonanční frekvence, tj. Provozní frekvence vibračního systému, by měla být v konstrukci co nejblíže očekávané hodnotě. U čisticího stroje platí, že čím vyšší je rezonanční kmitočtová konzistence vibrátoru, tím lepší. U svářečů plastů nebo ultrazvukového obrábění, pokud je konstrukce houkačky nebo formy nepřiměřená, se rezonanční frekvence vibrátoru odchyluje od provozního bodu.
(2) Gmax: vodivost v sériové rezonanci, hodnota vodivosti při provozu vibračního systému, která je vzájemnou hodnotou dynamického odporu R1. Čím větší, tím lepší za stejných podpůrných podmínek, Gmax = 1 / R1. Obecně je pro čištění nebo svařování vibrátorů mezi asi 50 mS a 500 mS. Pokud je příliš malý, může mít vibrátor nebo vibrační systém problémy, jako je nesoulad obvodů nebo nízká účinnost konverze a krátká životnost vibrátoru.
(3) C0: Kapacitance statické větve v ekvivalentním obvodu piezoelektrického zařízení, C0 = CT-C1 (kde: CT je volná kapacita na 1 kHz a C1 je kapacita dynamické větve v ekvivalentním obvodu piezoelektrické zařízení). Používá se, rovnováha C0 s indukčností. V konstrukci obvodu pračky nebo ultrazvukového zpracovatelského stroje může správné vyvážení C0 zvýšit účiník napájecího zdroje. Existují dvě metody pro použití induktorového vyvážení, paralelního ladění a sériového ladění.
(4) Qm: faktor mechanické kvality, stanovený metodou vodivosti, Qm = Fs / (F2-F1), čím vyšší je Qm, tím lepší, protože čím vyšší je Qm, tím vyšší je účinnost vibrátoru; ale Qm se musí shodovat s napájením, Qm Když je hodnota příliš vysoká, napájení se nemůže shodovat.
Čištění vibrátoru, čím vyšší je hodnota Qm, tím lepší. Obecně řečeno, Qm čisticího vibrátoru by mělo dosáhnout 500 nebo více. Pokud je příliš nízká, je účinnost vibrátoru nízká.
U ultrazvukového obrábění je hodnota Qm samotného vibrátoru obecně kolem 500. Po přidání houkačky obvykle dosahuje asi 1000 plus forma, obvykle dosahuje 1500-3000. Pokud je příliš nízká, účinnost vibrací je nízká, ale neměla by být příliš vysoká, protože čím vyšší je Qm, čím užší je pracovní šířka pásma, obtížné přizpůsobení zdroje tvrdého napájení, je obtížné pracovat se zdrojem energie rezonanční frekvenční bod a zařízení nemůže fungovat.
(5) F2, F1: poloviční výkonová frekvence vibrátoru. Pro celý vibrační systém (včetně houkačky a formy) pro ultrazvukové obrábění je F2-F1 větší než 10 Hz, jinak je frekvenční pásmo příliš úzké, napájení zdroje je obtížné provozovat v rezonančním frekvenčním bodě a zařízení nemůže fungovat.
F2-F1 přímo souvisí s hodnotou Qm, Qm = Fs / (F2-F1).
(6) Fp: antirezonanční frekvence (zejména rezonance generovaná C0 a L1), rezonanční frekvence paralelní větve piezoelektrického vibrátoru. Při této frekvenci je impedance piezoelektrického vibrátoru největší a přípustnost je nejmenší.
(7) Zmax: antirezonanční impedance. Za normálních podmínek je anti-rezonanční impedance převodníku nad několika desítkami kilohmů. Pokud je anti-rezonanční impedance relativně nízká, životnost vibrátoru je často krátká.
(8) CT: volná kapacita, hodnota kapacity piezoelektrického zařízení při 1 kHz. Tato hodnota je v souladu s hodnotou naměřenou digitálním měřičem kapacity. Tato hodnota minus dynamický kondenzátor C1 může získat skutečnou statickou kapacitu C0, C0 musí být vyvážena externím induktorem, C1 se podílí na přeměně energie, když systém pracuje, není třeba vyvažovat.
(9) Dynamický odpor R1: Jedná se o odpor sériového zapojení piezoelektrických vibrátorů na obrázku. Vzorec je: R1 = 1 / D, kde D je průměr admitanční kružnice.
(10) Dynamická indukčnost L1: Je to indukčnost sériové větve piezoelektrického vibrátoru na obrázku.
Výpočtový vzorec je: L1 = R1 / 2π (F2-F1), kde R1 je dynamický odpor a F1 a F2 jsou poloviční výkonové body.
(11) Dynamická kapacita C1: Toto je kapacita sériové větve piezoelektrického vibrátoru na obrázku.
Výpočtový vzorec je: C1 = 1 / 4π 2 Fs 2 L1, kde Fs je rezonanční frekvence a L1 je dynamická indukčnost.
(12) Statická kapacita C0: Výpočtový vzorec je C0 = CT-C1, kde CT je volná kapacita a C1 je dynamická kapacita.
(13) Keff: efektivní elektromechanický spojovací koeficient. Obecně řečeno, čím vyšší je Keff, tím vyšší je účinnost konverze.
