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超声波清洗换能器

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换能器,又称振子,是由压电陶瓷的压电效应实现电能与机械能(声波振动)的相互转换,并通过声阻抗匹配的前后辐射盖块进行放大的器件。 
    超声清洗是通过换能器产生的超声波振动,在水中发生空化效应所产生的瞬间高压空泡冲击被清洗物而达到良好的清洗效果。 
    超声波清洗换能器一般采用喇叭型复合阵子结构(属兰杰文振子结构),它由前、后金属盖板、压电陶瓷晶片、预应力螺杆、电极片、和绝缘套管组成。施加合适的预应力,换能器在大功率、高振幅的条件下具有良好的机电转换效率。 
    超声波清洗换能器属连续工作的中功率型换能器,一般以连续工作的平均值来计算与恒量其功率大小。 
1. 产品特点 
   选用高稳定的压电晶片组件与最佳声匹配的前后盖设计,所生产产品具有如下特点: 
1.1 谐振阻抗低
1.2 机械 Q 值高
1.3 电声转换效率高。
1.4 热稳定性好 
1.5 发热量低 
1.6 频率及静态电容一致性佳。
1.7 振幅大,振速高 
产品品种齐全,可广泛用于各种超声波清洗设备。 
  2.产品尺寸及性能参数

 

型 号

 

谐振频率

( KHz )

静态电容

( pF )

谐振阻抗

( Ω )

外形尺寸

直径 * 高度

功率

( W )

绝缘阻抗

( 2500V DC )

备注

 

GCC-X3528

28 ± 0.5

3100 ± 10%

≤ 25 Ω

45*79

50w

 100M Ω

 

 

 

 

黄色

晶片

GCC-X3818 17 ± 0.8 3450 ± 10% ≤ 28 Ω 69*110 60w  100M Ω

GCC-X3820

20 ± 0.8

3800 ± 10%

≤ 28 Ω

59*99

60w

 100M Ω

GCC-X3823

23 ± 0.8

3800 ± 10%

≤ 28 Ω

59*84

60w

 100M Ω

GCC-X3825

25 ± 0.8

3800 ± 10%

≤ 20 Ω

59*80

60w

 100M Ω

GCC-X3828

28 ± 0.5

3800 ± 10%

≤ 20 Ω

59*68

60w

 100M Ω

GCC-X3833

33 ± 0.5

3800 ± 10%

≤ 20 Ω

48*61

60w

 100M Ω

GCC-X3840*

40 ± 0.5

3800 ± 10%

≤ 20 Ω

48*51

60w

 100M Ω

GCC-X4520

21.5 ± 0.8

5500 ± 10%

≤ 20 Ω

67*92

80w

 100M Ω

GCC-X4528

28 ± 0.5

5500 ± 10%

≤ 20 Ω

67*68

80w

 100M Ω

GCC-X5028

28 ± 0.5

6700 ± 10%

≤ 20 Ω

67*68

100w

 100M Ω

GCC-X3833/45

33/45 ± 1.0

3800 ± 10%

≤ 30 Ω

59*55

60w

 100M Ω

双频

GCC-X3828/40

28/40 ± 1.0

3800 ± 10%

≤ 30 Ω

65*70

60w

 100M Ω

GCC-X2560

60 ± 1.5

2300 ± 10%

≤ 35 Ω

25*35

20w

 100M Ω

 

 

 

 

黑色

晶片

 

GCC-X3060

60 ± 1.5

3800 ± 10%

≤ 35 Ω

36*33

35w

 100M Ω

GCC-X3050

53 ± 1.0

3050 ± 10%

≤ 35 Ω

38*40

35w

 100M Ω

GCC-X3528

28 ± 0.5

4000 ± 10%

≤ 20 Ω

45*79

50w

 100M Ω

GCC-X3540*

40 ± 1.0

4000 ± 10%

≤ 20 Ω

45*55

50w

 100M Ω

GCC-X3825

25 ± 0.8

4800 ± 10%

≤ 20 Ω

59*80

60w

 100M Ω

GCC-X3828

28 ± 0.5

4800 ± 10%

≤ 20 Ω

59*68

60w

 100M Ω

GCC-X3833

33 ± 0.5

4800 ± 10%

≤ 20 Ω

48*61

60w

 100M Ω

GCC-X3840*

40 ± 0.5

4800 ± 10%

≤ 20 Ω

48*51

60w

 100M Ω

GCC-X3835*

35 ± 0.8

3700 ± 10%

≤ 25 Ω

40*54

80w

 100M Ω

GCC-X3880*

80 ± 1.5

3700 ± 10%

≤ 25 Ω

40*54

80w

 100M Ω

GCC-X38120*

120 ± 1.5

4000 ± 10%

≤ 25 Ω

40*58

80w

 100M Ω

GCC-X38130*

130 ± 1.5

3700 ± 10%

≤ 25 Ω

40*54

80w

 100M Ω

 

注:前盖安装面如需采用螺孔安装的,螺孔尺寸(直径 * 牙距 * 深度)除注“ * ”为 M10*1.5*10 外,其余均为 M10*1.0*10 。 
3. 采用不同压电陶瓷材料换能器的比较说明 
3.1 压电陶瓷材料的比较:
3.1.1 黄色晶片为 P8 系列(按国家部颁标准分类,下同)大功率压电陶瓷材料,具有发热量低,强场损耗小,热稳定性好的优点,一般适用于大功率超声发射,如超声焊接、大功率清洗等。
3.1.2 黑色晶片为 P4 系列压电陶瓷材料,具有高介电常数,高机电耦合系数等的优点,一般适用于中等功率的超声波应用,如清洗或收发用传感器等。而我公司采用的黑色晶片与传统 P4 系列相比更具有高的热稳定性、高的居里温度( Tc=340℃ )和高的机电品质因素等优点 . 
3.2 不同材料组装成换能器的比较 
3.2.1 黄色晶片组装的换能器电容量变化绝对值低,强场损耗小,因而相对于相同的驱动线路而言,发热量低、驱动稳定。水花表现为对清洗负载变化稳定,冲击大,属中规中矩型。
3.2.2 黑色晶片的换能器机电耦合系数高,居里温度高,因而电声转换效率高。且比其他采用一般 P4 系列的产品具有更高的稳定性和较高的耐温。水花表现为水柱高,空泡手感丰富,但对清洗负载变化灵敏度高。
3.2.3 使用场合(建议):高频(如 40K 以上)或小功率换能器( 60W 以下)采用黑色晶片组装的换能器,低频或大功率换能器采用黄色晶片组装的换能器。
4. 几种典型产品的结构示意图 
 
5. 清洗换能器产品展示 

 

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50W系列(28、40KHz) 60W系列(25、28、40KHz) 80W系列(22、28KHz)
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低频系列 双频系列 高频系列

 

6.换能器安装注意事项 
6.1 选择固化收缩率较低的胶,可降低振子胶合应力。
6.2 采用丙酮等溶剂清洗被胶合表面。 
6.3 建立胶合过程阻抗控制工艺,以降低振子胶合阻抗,提高振子的电声转换效率。 
6.4 建立胶固化后振子的胶合阻抗测试工艺,提高每组振子能量负载的均匀性。
6.5 提高振子电极安装后的绝缘措施。 
6.6 热水( 40~60℃ )状态调试机器。
6.7 合理控制机器的使用温度,建议低于 80℃ 条件。

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