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超聲波換能器的工作原理

更新時間: 2019-03-29 13:24:42點擊次數: 2574次字號:T|T

 

超聲波清洗機換能器經常出現的問題


1)超聲波換能器受潮。一般用兆歐表檢查和換能器相連接的插頭,檢查換能器正負極間的絕緣電阻值就可以判斷。一般要求絕緣電阻大于30兆歐以上。如果達不到這個絕緣電阻值,很可能是換能器受潮。維修方法是把換能器整體(不包括噴塑外殼)放進烘箱設定100℃左右,烘干三小時或者使用電吹風去潮至阻值正常為止。


2)換能器振子打火,陶瓷材料碎裂。維修時可以用肉眼和兆歐表結合檢查。一般作為應急處理的措施,可以把個別損壞的換能器斷開,不會影響到別的換能器正常使用。


3)換能器脫膠。我們知道大多數廠家采用膠粘的方式固定換能器,但超聲波清洗機的長期使用后由于振動會出現脫膠現象。也有廠家采用膠結加螺釘緊固的方式,一般情況下不會出現脫膠,由于螺釘的作用,振子脫膠后不會從振動面上落下,一般的判斷方法是用手輕搖振子的尾部,仔細觀察振動面的膠水情況做出判斷。


一般振子出現脫膠以后超聲波電源輸出的功率正常,但是由于振子與振動面連接不好,振動面的振動效果不好,長時間 后由于能量無法釋放出去,很可能會燒壞振子。振子脫膠對于用戶來說維修起來是比較麻煩的,一般情況只能送回生產廠家進行維修處理。避免振子脫膠最有效的方法是平時使用中注意不撞擊振動面。


4)振動面穿孔。一般超聲波換能器滿負荷使用數年以后可能會出現振動面穿孔的情況,這是由于振動面的不銹鋼板長時

間高頻振動疲勞所致,振動面穿孔說明換能器的使用壽命已經到了,維修上一般只能更換。



超聲波清洗機發生器經常出現的問題

1)超聲波清洗機打開電源開關,指示燈不亮。這種情況維修時必須檢查電源開關是否完好,漏電開關是否合上。如果開關完好再檢查保險絲是否過載熔斷,基本上可以解決。


2)超聲波清洗機打開電源開關后,指示燈亮,但沒有超聲波輸出。這種情況比較復雜,維修時首先檢查換能器與超聲波功率板的連接插頭是否有松脫,然后檢查保險絲是否熔斷。如果一切正常有可能是超聲功率發生器內部故障,用萬用表打電源線明線,火線是否都通。在排除了發生器故障后再檢查超聲波換能器是否燒壞,是否需要更換。


3)超聲波清洗機直流保險絲熔斷。可能是整流橋堆或功率管燒毀,也可能是換能器老化,電流不穩,這些都可能造成電源發生器故障。維修時要多加注意。


4)超聲波清洗機打開電源開關后,機器有超聲波輸出,但清洗效果不如以前理想。這種情況大多是使用不當造成,比如,清洗槽內清洗液液位不當,過高或者過低;超聲波頻率協調沒有調好;清洗槽內液體溫度過高或過低;清洗液選用不當或者用量不夠。當然,也不排除換能器脫膠后使大部分超聲波能量無法傳遞到清洗液中,這種情況應當及時送回廠家維修,以免燒壞振子。



當然了,以上只是超聲波清洗機的一些基本維修思路,在實際維修操作中還需要豐富的專業知識以及實踐經驗,超聲波清洗機現在一般的使用年限基本上可以用到五至八年以上。 



         超聲波換能器的工作原理

(1) 超聲波換能器:一種能把高頻電能轉化為機械能的一種裝置,一般有磁致伸縮式和壓電陶瓷式。電源輸出到超聲波發生器,再到超聲波換能器,一般還要經過超聲波導出、接收裝置就可以產生超聲波了。

(2) 超聲波換能器的組成:包括外殼、匹配層即聲窗、壓電陶瓷圓盤換能器、背襯、引出電纜,其特征在于它還包括陣列接收器,它由引出電纜、換能器、金屬圓環、橡膠墊圈組成。

(3) 超聲波換能器的原理與作用:超聲波換能器即是諧振于超聲頻率的壓電陶瓷,由材料的壓電效應將電信號轉換為機械振動.超聲波換能器是一種能量轉換器件,它的功能是將輸入的電功率轉換成機械功率(即超聲波)再傳遞出去,面它自身消耗很少的一部分功率。 超聲波換能器的種類:可分為壓電換能器、夾心換能器、柱型換能器、倒喇叭型換能器等等。




40kHZ超聲波發射/接收電路綜述


40kHZ超聲波發射電路(1)

40kHZ超聲波發射電路之一,由F1~F3三門振蕩器在F3的輸出為40kHZ方波,工作頻率主要由C1、R1和RP決定,用RP可調電阻來調節頻率。 F3的輸出激勵換能器T40-16的一端和反向器F4,F4輸出激勵換能器T40-16的另一端,因此,加入F4使激勵電壓提高了一倍。電容C3、C2平衡F3和F4的輸出,使波形穩定。電路中反向器F1~F4用CC4069六反向器中的四個反向器,剩余兩個不用(輸入端應接地)。電源用9V疊層電池。測量F3輸出頻率應為40kHZ?2kHZ,否則應調節RP。發射超聲波信號大于8m。


40kHZ超聲波發射電路(2)

40kHZ超聲波發射電路之二,電路中晶體管VT1、VT2組成強反饋穩頻振蕩器,振蕩頻率等于超聲波換能器T40-16的共振頻率。T40-16是反饋耦合元件,對于電路來說又是輸出換能器。T40-16兩端的振蕩波形近似于方波,電壓振幅接近電源電壓。S是電源開關,按一下S,便能驅動T40-16發射出一串40kHZ超聲波信號。電路工作電壓9V,工作電流約25mA。發射超聲波信號大于8m。電路不需調試即可工作。


40kHZ超聲波發射電路(3)

40kHZ超聲波發射電路之三,由VT1、VT2組成正反饋回授振蕩器。電路的振蕩頻率決定于反饋元件的T40-16,其諧振頻率為40kHZ?2kHZ。頻率穩定性好,不需作任何調整,并由T40-16作為換能器發出40kHZ的超聲波信號。電感L1與電容C2調諧在40kHZ起作諧振作用。本電路適應電壓較寬(3~12V),且頻率不變。電感采用固定式,電感量5.1mH。整機工作電流約25mA。發射超聲波信號大于8m。


40kHZ超聲波發射電路(4)

40kHZ超聲波發射電路之四,它主要由四與非門電路CC4011完成振蕩及驅動功能,通過超聲換能器T40-16輻射出超聲波去控制接收機。其中門YF1與門YF2組成可控振蕩器,當S按下時,振蕩器起振,調整RP改變振蕩頻率,應為40kHZ。振蕩信號分別控制由YF4、YF3組成的差相驅動器工作,當YF3輸出高電平時,YF4一定輸出低電平;YF3輸出低電平時,YF4輸出高電平。此電平控制T40-16換能器發出40kHZ超聲波。電路中YF1~YF4采用高速CMOS電路74HC00四與非門電路,該電路特點是輸出驅動電流大(大于15mA),效率高等。電路工作電壓9V,工作電流大于35mA,發射超聲波信號大于10m。


40kHZ超聲波發射電路(5)

40kHZ超聲波發射電路之五,由LM555時基電路及外圍元件構成40kHZ多諧振蕩器電路,調節電阻器RP阻值,可以改變振蕩頻率。由LM555第3腳輸出端驅動超聲波換能器T40-16,使之發射出超聲波信號。電路簡單易制。電路工作電壓9V,工作電流40~50mA。發射超聲波信號大于8m。LM555可用NE555直接替代,效果一樣。





          雙穩態超聲波接收機電路


由于單穩態接收機無記憶功能,所以不能用在家用電器的開與關中,適用面不寬。是一種雙穩態超聲波接收機電路,只是執行電路不同。

電路中,由VT5、VT6及相關輔助元件構成雙穩態電路,當VT4每導通一次(發射機工作一次),觸發信號經C7、C8向雙穩電路送進一個觸發脈沖,VT5、VT6狀態翻轉一次,當VT6從截止狀態轉變成導通狀態時,VD5截止,VT7截止,繼電器K釋放; 當再來一個觸發信號時,VT6由導通轉變為截止狀態,VD5導通,VT7導通,繼電器K吸合......由于增加了雙穩電路,使之用于電燈、電扇、電視等電器遙控成為現實。調試時,在a點與+6V(電源)之間用導線快速短路一下后松開,繼電器應吸合(或釋放),再短路一下松開,繼電器應釋放(或吸合),如果繼電器無反應,請檢查雙穩電路元件焊接質量和元件參數。一般情況下一次即可成功。



          單穩式超聲波接收器電路


單穩式超聲波接收器電路原理圖,超聲波換能器R40-16諧振頻率為40kHZ,經R40-16選頻后,將40kHZ以外的干擾信號衰減,只有諧振于40kHZ的有用信號(發射機信號)送入VT1~VT3組成的高通放大器放大,經C5、VD1檢出直流分量,控制VT4、VT5組成的電子開關帶動繼電器K工作。由于該電路僅作單路信號放大,當發射機每發射一次超聲波信號時,接收機的繼電器吸合一次(吸合時間同發射機發射信號時間相同),無記憶保持功能。可用作無線遙控攝象機快門控制、兒童玩具控制、窗簾控制等。電路中VT1β?200,VT2β?150,其他元件自定。電路不需調試即可工作。如靈敏度和抗干擾不夠,可檢查三極管的β值與電容C4的容量是否偏差太大。經實測,配合相應的發射機,遙控距離可達8m以上。在室內因墻壁反射,故沒有方向性。電路工作電壓3V,靜態電流小于10mA。


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