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行业动态

超声波换能器的工作原理

更新时间: 2019-03-29 13:24:42点击次数: 723次字号:T|T

 

超声波清洗机换能器经常出现的问题


1)超声波换能器受潮。一般用兆欧表检查和换能器相连接的插头,检查换能器正负极间的绝缘电阻值就可以判断。一般要求绝缘电阻大于30兆欧以上。如果达不到这个绝缘电阻值,很可能是换能器受潮。维修方法是把换能器整体(不包括喷塑外壳)放进烘箱设定100℃左右,烘干三小时或者使用电吹风去潮至阻值正常为止。


2)换能器振子打火,陶瓷材料碎裂。维修时可以用肉眼和兆欧表结合检查。一般作为应急处理的措施,可以把个别损坏的换能器断开,不会影响到别的换能器正常使用。


3)换能器脱胶。我们知道大多数厂家采用胶粘的方式固定换能器,但超声波清洗机的长期使用后由于振动会出现脱胶现象。也有厂家采用胶结加螺钉紧固的方式,一般情况下不会出现脱胶,由于螺钉的作用,振子脱胶后不会从振动面上落下,一般的判断方法是用手轻摇振子的尾部,仔细观察振动面的胶水情况做出判断。


一般振子出现脱胶以后超声波电源输出的功率正常,但是由于振子与振动面连接不好,振动面的振动效果不好,长时间 后由于能量无法释放出去,很可能会烧坏振子。振子脱胶对于用户来说维修起来是比较麻烦的,一般情况只能送回生产厂家进行维修处理。避免振子脱胶最有效的方法是平时使用中注意不撞击振动面。


4)振动面穿孔。一般超声波换能器满负荷使用数年以后可能会出现振动面穿孔的情况,这是由于振动面的不锈钢板长时

间高频振动疲劳所致,振动面穿孔说明换能器的使用寿命已经到了,维修上一般只能更换。



超声波清洗机发生器经常出现的问题

1)超声波清洗机打开电源开关,指示灯不亮。这种情况维修时必须检查电源开关是否完好,漏电开关是否合上。如果开关完好再检查保险丝是否过载熔断,基本上可以解决。


2)超声波清洗机打开电源开关后,指示灯亮,但没有超声波输出。这种情况比较复杂,维修时首先检查换能器与超声波功率板的连接插头是否有松脱,然后检查保险丝是否熔断。如果一切正常有可能是超声功率发生器内部故障,用万用表打电源线明线,火线是否都通。在排除了发生器故障后再检查超声波换能器是否烧坏,是否需要更换。


3)超声波清洗机直流保险丝熔断。可能是整流桥堆或功率管烧毁,也可能是换能器老化,电流不稳,这些都可能造成电源发生器故障。维修时要多加注意。


4)超声波清洗机打开电源开关后,机器有超声波输出,但清洗效果不如以前理想。这种情况大多是使用不当造成,比如,清洗槽内清洗液液位不当,过高或者过低;超声波频率协调没有调好;清洗槽内液体温度过高或过低;清洗液选用不当或者用量不够。当然,也不排除换能器脱胶后使大部分超声波能量无法传递到清洗液中,这种情况应当及时送回厂家维修,以免烧坏振子。



当然了,以上只是超声波清洗机的一些基本维修思路,在实际维修操作中还需要丰富的专业知识以及实践经验,超声波清洗机现在一般的使用年限基本上可以用到五至八年以上。 



         超声波换能器的工作原理

(1) 超声波换能器:一种能把高频电能转化为机械能的一种装置,一般有磁致伸缩式和压电陶瓷式。电源输出到超声波发生器,再到超声波换能器,一般还要经过超声波导出、接收装置就可以产生超声波了。

(2) 超声波换能器的组成:包括外壳、匹配层即声窗、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆,其特征在于它还包括阵列接收器,它由引出电缆、换能器、金属圆环、橡胶垫圈组成。

(3) 超声波换能器的原理与作用:超声波换能器即是谐振于超声频率的压电陶瓷,由材料的压电效应将电信号转换为机械振动。超声波换能器是一种能量转换器件,它的功能是将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去,面它自身消耗很少的一部分功率。 超声波换能器的种类:可分为压电换能器、夹心换能器、柱型换能器、倒喇叭型换能器等等。




40kHZ超声波发射/接收电路综述


40kHZ超声波发射电路(1)

40kHZ超声波发射电路之一,由F1~F3三门振荡器在F3的输出为40kHZ方波,工作频率主要由C1、R1和RP决定,用RP可调电阻来调节频率。 F3的输出激励换能器T40-16的一端和反向器F4,F4输出激励换能器T40-16的另一端,因此,加入F4使激励电压提高了一倍。电容C3、C2平衡F3和F4的输出,使波形稳定。电路中反向器F1~F4用CC4069六反向器中的四个反向器,剩余两个不用(输入端应接地)。电源用9V叠层电池。测量F3输出频率应为40kHZ?2kHZ,否则应调节RP。发射超声波信号大于8m。


40kHZ超声波发射电路(2)

40kHZ超声波发射电路之二,电路中晶体管VT1、VT2组成强反馈稳频振荡器,振荡频率等于超声波换能器T40-16的共振频率。T40-16是反馈耦合元件,对于电路来说又是输出换能器。T40-16两端的振荡波形近似于方波,电压振幅接近电源电压。S是电源开关,按一下S,便能驱动T40-16发射出一串40kHZ超声波信号。电路工作电压9V,工作电流约25mA。发射超声波信号大于8m。电路不需调试即可工作。


40kHZ超声波发射电路(3)

40kHZ超声波发射电路之三,由VT1、VT2组成正反馈回授振荡器。电路的振荡频率决定于反馈元件的T40-16,其谐振频率为40kHZ?2kHZ。频率稳定性好,不需作任何调整,并由T40-16作为换能器发出40kHZ的超声波信号。电感L1与电容C2调谐在40kHZ起作谐振作用。本电路适应电压较宽(3~12V),且频率不变。电感采用固定式,电感量5.1mH。整机工作电流约25mA。发射超声波信号大于8m。


40kHZ超声波发射电路(4)

40kHZ超声波发射电路之四,它主要由四与非门电路CC4011完成振荡及驱动功能,通过超声换能器T40-16辐射出超声波去控制接收机。其中门YF1与门YF2组成可控振荡器,当S按下时,振荡器起振,调整RP改变振荡频率,应为40kHZ。振荡信号分别控制由YF4、YF3组成的差相驱动器工作,当YF3输出高电平时,YF4一定输出低电平;YF3输出低电平时,YF4输出高电平。此电平控制T40-16换能器发出40kHZ超声波。电路中YF1~YF4采用高速CMOS电路74HC00四与非门电路,该电路特点是输出驱动电流大(大于15mA),效率高等。电路工作电压9V,工作电流大于35mA,发射超声波信号大于10m。


40kHZ超声波发射电路(5)

40kHZ超声波发射电路之五,由LM555时基电路及外围元件构成40kHZ多谐振荡器电路,调节电阻器RP阻值,可以改变振荡频率。由LM555第3脚输出端驱动超声波换能器T40-16,使之发射出超声波信号。电路简单易制。电路工作电压9V,工作电流40~50mA。发射超声波信号大于8m。LM555可用NE555直接替代,效果一样。





          双稳态超声波接收机电路


由于单稳态接收机无记忆功能,所以不能用在家用电器的开与关中,适用面不宽。是一种双稳态超声波接收机电路,只是执行电路不同。

电路中,由VT5、VT6及相关辅助元件构成双稳态电路,当VT4每导通一次(发射机工作一次),触发信号经C7、C8向双稳电路送进一个触发脉冲,VT5、VT6状态翻转一次,当VT6从截止状态转变成导通状态时,VD5截止,VT7截止,继电器K释放; 当再来一个触发信号时,VT6由导通转变为截止状态,VD5导通,VT7导通,继电器K吸合。。。。。。由于增加了双稳电路,使之用于电灯、电扇、电视等电器遥控成为现实。调试时,在a点与+6V(电源)之间用导线快速短路一下后松开,继电器应吸合(或释放),再短路一下松开,继电器应释放(或吸合),如果继电器无反应,请检查双稳电路元件焊接质量和元件参数。一般情况下一次即可成功。



          单稳式超声波接收器电路


单稳式超声波接收器电路原理图,超声波换能器R40-16谐振频率为40kHZ,经R40-16选频后,将40kHZ以外的干扰信号衰减,只有谐振于40kHZ的有用信号(发射机信号)送入VT1~VT3组成的高通放大器放大,经C5、VD1检出直流分量,控制VT4、VT5组成的电子开关带动继电器K工作。由于该电路仅作单路信号放大,当发射机每发射一次超声波信号时,接收机的继电器吸合一次(吸合时间同发射机发射信号时间相同),无记忆保持功能。可用作无线遥控摄象机快门控制、儿童玩具控制、窗帘控制等。电路中VT1β?200,VT2β?150,其他元件自定。电路不需调试即可工作。如灵敏度和抗干扰不够,可检查三极管的β值与电容C4的容量是否偏差太大。经实测,配合相应的发射机,遥控距离可达8m以上。在室内因墙壁反射,故没有方向性。电路工作电压3V,静态电流小于10mA。


网络 (编辑: 小鼎)