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水声、超声研究专家俞宏沛教授带你了解“超声波换能器”

时间:2020-04-20


2020年伊始,新冠肺炎病毒肆虐全球,防护服、口罩、尿不湿等医疗物资瞬间成为打赢这场抗疫战斗必要的有力武器,医疗物资生产设备的有力保障便成为后方的重点,超声波套件作为医疗器械直采防疫口罩生产核心部件,也成为了许多行业研究的对象。


2020年4月17日,龙电竞科技邀请水声、超声研究专家、固特超声技术研发中心副主任,金诺健康超声波技术研究院院长的俞宏沛教授开展关于“超声波换能器”的技术讲座,为龙电竞研发团队提供技术辅导与交流。并对龙电竞研发团队的技术开发能力和项目进展给予充分肯定并表示大力支持。


俞宏沛教授

原国防科研单位声纳专家、教授、博士生导师,享受国务院特殊政府津贴的水声、超声研究专家。专注压电陶瓷换能器技术研究数十年。

现担任固特超声技术研发中心副主任,金诺健康超声波技术研究院院长。

什么是超声波换能器


超声波焊接是一种固相焊接方法,焊件之间的连接是通过声学系统的高频弹性振动以及在工件之间静压力的夹持作用下实现的。其中超声波发生器是一个变频装置,将工频电流改变为超声波频率的振荡电流,换能器则依靠“压电效应”将发生器馈入的超声波频率电能转换成机械振动能。


超声波换能器把超声频大功率振荡信号,变换成相应频率的机械能,施加到需焊接的工件的界面,使工件相合处瞬间生热,进而使工件中的粒子激活,使工件片相合处的分子相互渗透而焊接在一起。


超声波换能器的设计


超声波换能器的性能是设计出来的,在制作中实现,设计的最终目标是在工作环境下最大程度地满足焊接机的需求,具体来讲是在工作频率点接收换能器得到最佳信号波形,幅值高,波形稳态。 

超声波换能器设计包括:(1)声学指标设计;(2)制作工艺设计;(3)可靠性设计;(4)稳定性设计;(5)一致性设计。超声波换能器的主要技术指标有工作频带、发射电压灵敏度、接收电压灵敏度、指向性开角、绝缘电阻、工作频率点阻抗。这些技术指标参数有些相互影响,在设计时要找到一个最佳平衡点。

超声波换能器的研制


设计好的超声波换能器要制造出来,实现可靠性、稳定性和批量生产的一致性是生产企业非常关注的问题,龙电竞科技就超声波口罩焊接机换能器的研制细节,也与俞宏沛教授在讲座上展开了深度的探讨,从压电陶瓷的选材到制作的工艺,每个环节都不容小觑。



小结


超声技术已成为国际上公认的高科技领域. 随着科学技术的发展,超声技术必将在我国的国民经济建设中发挥越来越大的作用, 超声换能器是超声技术中的一个重要组成部分,其研发水平直接决定了超声技术的发展及应用广泛程度。


超声换能器的研究是一门综合技术 ,其发展与现代科学技术密切相关。 电子技术、自动控制技术、计算机技术以及新材料技术是影响超声换能器发展水平的一些重要的高新技术。