超聲波換能器，要解決的技術(shù)問題是設(shè)計(jì)一種作用距離大、頻帶寬的超聲波換能器。

換能器由外殼、匹配層、壓電陶瓷圓盤換能器、背襯、引出電纜和Cymbal陣列接收器組成。壓電陶瓷圓盤換能器采用厚度方向極化的PZT-5壓電材料制成，Cymbal陣列接收器由8～16只Cymbal換能器、兩個(gè)金屬圓環(huán)和橡膠墊圈組成。壓電陶瓷圓盤換能器用作基本的超聲波換能器，由它發(fā)射和接收超聲波信號(hào)；Cymbal陣列接收器位于圓盤式壓電換能器之上，作為超聲波接收器，用于接收?qǐng)A盤換能器頻帶之外的多普勒回波信號(hào)。本發(fā)明的作用距離大于35m，頻帶寬度達(dá)到10kHz，能檢測(cè)高速移動(dòng)的遠(yuǎn)距離目標(biāo)。

功能結(jié)構(gòu)

超聲波換能器，包括外殼(1)、匹配層即聲窗(2)、壓電陶瓷圓盤換能器(3)、背襯(4)、引出電纜(5)，其特征在于它還包括Cymbal陣列接收器，它由引出電纜(6)、8～16只Cymbal換能器(7)、金屬圓環(huán)(8)、(9)和橡膠墊圈(10) 組成；Cymbal陣列接收器位于圓盤式壓電換能器3之上；壓電陶瓷圓盤換能器用作基本的超聲波換能器，由它發(fā)射和接收超聲波信號(hào)；Cymbal陣列接收器位于圓盤式壓電換能器之上，作為超聲波接收器，用于接收?qǐng)A盤換能器頻帶之外的多普勒回波信號(hào)。

主要適用與超聲波塑料焊接機(jī)、超聲波金屬焊接機(jī)，超聲波清洗機(jī)，氣相機(jī)，三氯機(jī)等

超聲波換能器常見問題

1、超聲波振子受潮，可以用兆歐表檢查與換能器相連接的插頭，檢查絕緣電阻值就可以判斷基本情況，一般要求絕緣電阻大于5兆歐以上。如果達(dá)不到這個(gè)絕緣電阻值，一般是換能器受潮，可以把換能器整體（不包括噴塑外殼）放進(jìn)烘箱設(shè)定100℃ 左右烘干3小時(shí)或者使用電吹風(fēng)去潮至阻值正常為止。

2、換能器振子打火，陶瓷材料碎裂，可以用肉眼和兆歐表結(jié)合檢查，一般作為應(yīng)急處理的措施，可以把個(gè)別損壞的振子斷開，不會(huì)影響到別的振子正常使用超聲波在塑料焊接方面的應(yīng)用

超聲波塑料焊接機(jī)原理： 當(dāng)超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動(dòng)，這種達(dá)到一定振幅的高頻振動(dòng)，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個(gè)焊接的交界面處聲阻大，因此會(huì)產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導(dǎo)熱性差，一時(shí)還不能及時(shí)散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個(gè)塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。當(dāng)超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個(gè)堅(jiān)固的分子鏈，達(dá)到焊接的目的，焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度。超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時(shí)間等三個(gè)因素，焊接時(shí)間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的，振幅由換能器和變幅桿決定。這三個(gè)量相互作用有個(gè)適宜值，能量超過適宜值時(shí)，塑料的熔解量就大，焊接物易變形；若能量小，則不易焊牢，所加的壓力也不能太大。這個(gè)最佳壓力是焊接部分的邊長與邊緣每1mm的最佳壓力之積。 超聲波塑料焊接的方法 1、熔接法：超聲波振動(dòng)隨焊頭將超聲波傳導(dǎo)至焊件，由于兩焊件處聲阻大，因此產(chǎn)生局部高溫，使焊件交界面熔化。在一定壓力下，使兩焊件達(dá)到美觀、快速、堅(jiān)固的熔接效果。 2、埋植(插)法：螺母或其它金屬欲插入塑料工件。首先將超聲波傳至金屬，經(jīng)高速振動(dòng)，使金屬物直接埋入成型塑膠內(nèi)，同時(shí)將塑膠熔化，其固化后完成埋插。 3、鉚接法：欲將金屬和塑料或兩塊性質(zhì)不同的塑料接合起來，可利用超聲波鉚接法，使焊件不易脆化、美觀、堅(jiān)固。 4、點(diǎn)焊法：利用小型焊頭將兩件大型塑料制品分點(diǎn)焊接，或整排齒狀的焊頭直接壓于兩件塑料工件上，從而達(dá)到點(diǎn)焊的效果。 5、成型法：利用超聲波將塑料工件瞬間熔化成型，當(dāng)塑料凝固時(shí)可使金屬或其它材質(zhì)的塑料牢固。 6、切除法：利用焊頭及底座的特別設(shè)計(jì)方式，當(dāng)塑料工件剛射出時(shí)，直接壓于塑料的枝干上，通過超聲波傳導(dǎo)達(dá)到切除的效果。 超聲波金屬焊接的原理 超聲波金屬焊接是19世紀(jì)30年代偶然發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)時(shí)在作電流點(diǎn)焊電極加超聲振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)不通電流也能焊接上，因而發(fā)展了超聲金屬冷焊技術(shù)。超聲波焊接雖然發(fā)現(xiàn)較早，但是到目前為止，其作用機(jī)理還不是很清楚。它類似于摩擦焊，但有區(qū)別，超聲焊接時(shí)間很短，溫度低于再結(jié)晶；它與壓力焊也不相同，因?yàn)樗拥撵o壓力比壓力焊小的多。一般認(rèn)為在超聲波焊接過程中的初始階段，切向振動(dòng)出去金屬表面的氧化物，并是粗糙表面的突出部分產(chǎn)生反復(fù)的微焊和破壞的過程而使接觸面積增大，同時(shí)使焊區(qū)溫度升高，在焊件交界面產(chǎn)生塑性變形。這樣在接觸壓力的作用下，相互接近到原子引力能夠發(fā)生作用的距離時(shí)，即形成焊點(diǎn)。焊接時(shí)間過長，或超聲波振幅過大會(huì)使焊接強(qiáng)度下降，甚至破壞。 超聲波金屬焊接的特點(diǎn) 超聲波金屬焊接的特點(diǎn)是：不需要焊劑和外加熱，不因受熱而變形，沒有殘余應(yīng)力，對(duì)焊件表面的焊前處理要求不高。不但同類金屬，而且異類金屬之間也可以焊接。可以將薄片或細(xì)絲焊接在厚板上。超聲焊接良導(dǎo)電體的能量比電流焊接少的多，常用于晶體管或集成電路的引線的焊接。用于藥物和易爆材料的密封焊時(shí)，能避免一般焊接因有溶解物體而污染藥品，不會(huì)因受熱而發(fā)生爆炸等等。 超聲波的各種效應(yīng) 1．機(jī)械效應(yīng)：超聲在介質(zhì)中前進(jìn)時(shí)所產(chǎn)生的效應(yīng)。（超聲在介質(zhì)中傳播是由反射而產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)）它可引起機(jī)體若干反應(yīng)。超聲振動(dòng)可引起組織細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，由于超聲的細(xì)微按摩，使細(xì)胞漿流動(dòng)、細(xì)胞震蕩、旋轉(zhuǎn)、摩擦、從而產(chǎn)生細(xì)胞按摩的作用，也稱為“內(nèi)按摩”這是超聲波治療所獨(dú)有的特性，可以改變細(xì)胞膜的通透性，刺激細(xì)胞半透膜的彌散過程，促進(jìn)新陳代謝、加速血液和淋巴循環(huán)、改善細(xì)胞缺血缺氧狀態(tài)，改善組織營養(yǎng)、改變蛋白合成率、提高再生機(jī)能等。使細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致細(xì)胞的功能變化，使堅(jiān)硬的結(jié)締組織延伸，松軟。 超聲波的機(jī)械作用可軟化組織，增強(qiáng)滲透，提高代謝，促進(jìn)血液循環(huán)，刺激神經(jīng)系統(tǒng)和細(xì)胞功能，因此具有超聲波獨(dú)特的治療意義。 2．溫?zé)嵝?yīng)：人體組織對(duì)超聲能量有比較大的吸收本領(lǐng)，因此當(dāng)超聲波在人體組織中傳播過程中，其能量不斷地被組織吸收而變成熱量，其結(jié)果是組織的自身溫度升高。 產(chǎn)熱過程既是機(jī)械能在介質(zhì)中轉(zhuǎn)變成熱能的能量轉(zhuǎn)換過程。即內(nèi)生熱。超聲溫?zé)嵝?yīng)可增加血液循環(huán)，加速代謝，改善局部組織營養(yǎng)，增強(qiáng)酶活力。一般情況下，超聲波的熱作用以骨和結(jié)締組織為顯著，脂肪與血液為最少。 3．理化效應(yīng)：超聲的機(jī)械效應(yīng)和溫?zé)嵝?yīng)均可促發(fā)若干物理化學(xué)變化。實(shí)踐證明一些理化效應(yīng)往往是上述效應(yīng)的繼發(fā)效應(yīng)。TS-C型治療機(jī)通過理化效應(yīng)繼發(fā)出下列五大作用： A.彌散作用：超聲波可以提高生物膜的通透性，超聲波作用后，細(xì)胞膜對(duì)鉀，鈣離子的通透性發(fā)生較強(qiáng)的改變。從而增強(qiáng)生物膜彌散過程，促進(jìn)物質(zhì)交換，加速代謝，改善組織營養(yǎng)。 B.觸變作用：超聲作用下，可使凝膠轉(zhuǎn)化為溶膠狀態(tài)。對(duì)肌肉，肌腱的軟化作用，以及對(duì)一些與組織缺水有關(guān)的病理改變。如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎病變和關(guān)節(jié)、肌腱、韌帶的退行性病變的治療。 C.空化作用：空化形成，或保持穩(wěn)定的單向振動(dòng)，或繼發(fā)膨脹以致崩潰，細(xì)胞功能改變，細(xì)胞內(nèi)鈣水平增高。成纖維細(xì)胞受激活，蛋白合成增加，血管通透性增加，血管形成加速，膠原張力增加。 D.聚合作用與解聚作用：水分子聚合是將多個(gè)相同或相似的分子合成一個(gè)較大的分子過程。大分子解聚，是將大分子的化學(xué)物變成小分子的過程?？墒龟P(guān)節(jié)內(nèi)增加水解酶和原酶活性增加。 E.消炎，修復(fù)細(xì)胞和分子：超聲作用下，可使組織PH值向堿性方面發(fā)展。緩解炎癥所伴有的局部酸中毒。超聲可影響血流量，產(chǎn)生致炎癥作用，抑制并起到抗炎作用。使白細(xì)胞移動(dòng)，促進(jìn)血管生成。膠原合成及成熟。促進(jìn)或抑制損傷的修復(fù)和愈合過程。從而達(dá)到對(duì)受損細(xì)胞組織進(jìn)行清理、激活、修復(fù)的過程。 

超聲波在塑料焊接方面的應(yīng)用

超聲波塑料焊接機(jī)原理：

當(dāng)超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動(dòng)，這種達(dá)到一定振幅的高頻振動(dòng)，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個(gè)焊接的交界面處聲阻大，因此會(huì)產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導(dǎo)熱性差，一時(shí)還不能及時(shí)散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個(gè)塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。當(dāng)超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個(gè)堅(jiān)固的分子鏈，達(dá)到焊接的目的，焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度。超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時(shí)間等三個(gè)因素，焊接時(shí)間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的，振幅由換能器和變幅桿決定。這三個(gè)量相互作用有個(gè)適宜值，能量超過適宜值時(shí)，塑料的熔解量就大，焊接物易變形；若能量小，則不易焊牢，所加的壓力也不能太大。這個(gè)最佳壓力是焊接部分的邊長與邊緣每1mm的最佳壓力之積。

超聲波塑料焊接的方法

1、熔接法：超聲波振動(dòng)隨焊頭將超聲波傳導(dǎo)至焊件，由于兩焊件處聲阻大，因此產(chǎn)生局部高溫，使焊件交界面熔化。在一定壓力下，使兩焊件達(dá)到美觀、快速、堅(jiān)固的熔接效果。

2、埋植(插)法：螺母或其它金屬欲插入塑料工件。首先將超聲波傳至金屬，經(jīng)高速振動(dòng)，使金屬物直接埋入成型塑膠內(nèi)，同時(shí)將塑膠熔化，其固化后完成埋插。

3、鉚接法：欲將金屬和塑料或兩塊性質(zhì)不同的塑料接合起來，可利用超聲波鉚接法，使焊件不易脆化、美觀、堅(jiān)固。

4、點(diǎn)焊法：利用小型焊頭將兩件大型塑料制品分點(diǎn)焊接，或整排齒狀的焊頭直接壓于兩件塑料工件上，從而達(dá)到點(diǎn)焊的效果。

5、成型法：利用超聲波將塑料工件瞬間熔化成型，當(dāng)塑料凝固時(shí)可使金屬或其它材質(zhì)的塑料牢固。

6、切除法：利用焊頭及底座的特別設(shè)計(jì)方式，當(dāng)塑料工件剛射出時(shí)，直接壓于塑料的枝干上，通過超聲波傳導(dǎo)達(dá)到切除的效果。

 

超聲波的各種效應(yīng)

1．機(jī)械效應(yīng)：超聲在介質(zhì)中前進(jìn)時(shí)所產(chǎn)生的效應(yīng)。（超聲在介質(zhì)中傳播是由反射而產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)）它可引起機(jī)體若干反應(yīng)。超聲振動(dòng)可引起組織細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，由于超聲的細(xì)微按摩，使細(xì)胞漿流動(dòng)、細(xì)胞震蕩、旋轉(zhuǎn)、摩擦、從而產(chǎn)生細(xì)胞按摩的作用，也稱為“內(nèi)按摩”這是超聲波治療所獨(dú)有的特性，可以改變細(xì)胞膜的通透性，刺激細(xì)胞半透膜的彌散過程，促進(jìn)新陳代謝、加速血液和淋巴循環(huán)、改善細(xì)胞缺血缺氧狀態(tài)，改善組織營養(yǎng)、改變蛋白合成率、提高再生機(jī)能等。使細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致細(xì)胞的功能變化，使堅(jiān)硬的結(jié)締組織延伸，松軟。

超聲波的機(jī)械作用可軟化組織，增強(qiáng)滲透，提高代謝，促進(jìn)血液循環(huán)，刺激神經(jīng)系統(tǒng)和細(xì)胞功能，因此具有超聲波獨(dú)特的治療意義。

2．溫?zé)嵝?yīng)：人體組織對(duì)超聲能量有比較大的吸收本領(lǐng)，因此當(dāng)超聲波在人體組織中傳播過程中，其能量不斷地被組織吸收而變成熱量，其結(jié)果是組織的自身溫度升高。

產(chǎn)熱過程既是機(jī)械能在介質(zhì)中轉(zhuǎn)變成熱能的能量轉(zhuǎn)換過程。即內(nèi)生熱。超聲溫?zé)嵝?yīng)可增加血液循環(huán)，加速代謝，改善局部組織營養(yǎng)，增強(qiáng)酶活力。一般情況下，超聲波的熱作用以骨和結(jié)締組織為顯著，脂肪與血液為最少。

3．理化效應(yīng)：超聲的機(jī)械效應(yīng)和溫?zé)嵝?yīng)均可促發(fā)若干物理化學(xué)變化。實(shí)踐證明一些理化效應(yīng)往往是上述效應(yīng)的繼發(fā)效應(yīng)。TS-C型治療機(jī)通過理化效應(yīng)繼發(fā)出下列五大作用：

A.彌散作用：超聲波可以提高生物膜的通透性，超聲波作用后，細(xì)胞膜對(duì)鉀，鈣離子的通透性發(fā)生較強(qiáng)的改變。從而增強(qiáng)生物膜彌散過程，促進(jìn)物質(zhì)交換，加速代謝，改善組織營養(yǎng)。

B.觸變作用：超聲作用下，可使凝膠轉(zhuǎn)化為溶膠狀態(tài)。對(duì)肌肉，肌腱的軟化作用，以及對(duì)一些與組織缺水有關(guān)的病理改變。如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎病變和關(guān)節(jié)、肌腱、韌帶的退行性病變的治療。

C.空化作用：空化形成，或保持穩(wěn)定的單向振動(dòng)，或繼發(fā)膨脹以致崩潰，細(xì)胞功能改變，細(xì)胞內(nèi)鈣水平增高。成纖維細(xì)胞受激活，蛋白合成增加，血管通透性增加，血管形成加速，膠原張力增加。

D.聚合作用與解聚作用：水分子聚合是將多個(gè)相同或相似的分子合成一個(gè)較大的分子過程。大分子解聚，是將大分子的化學(xué)物變成小分子的過程?？墒龟P(guān)節(jié)內(nèi)增加水解酶和原酶活性增加。

E.消炎，修復(fù)細(xì)胞和分子：超聲作用下，可使組織PH值向堿性方面發(fā)展。緩解炎癥所伴有的局部酸中毒。超聲可影響血流量，產(chǎn)生致炎癥作用，抑制并起到抗炎作用。使白細(xì)胞移動(dòng)，促進(jìn)血管生成。膠原合成及成熟。促進(jìn)或抑制損傷的修復(fù)和愈合過程。從而達(dá)到對(duì)受損細(xì)胞組織進(jìn)行清理、激活、修復(fù)的過程。。

3、振子脫膠，我們的換能器是采用膠結(jié)，螺釘緊固雙重保證工藝，在一般情況下會(huì)出現(xiàn)這種情況。

4、不銹鋼振動(dòng)面穿孔，一般換能器滿負(fù)荷使用10年可能會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)面穿孔的情況