大功率超聲聚焦型縱向復合棒換能器。大功率超聲聚焦型縱向復合棒換能器是廣泛應用于超聲焊接、超聲粉碎、超聲乳化、超聲冶煉等工業(yè)領(lǐng)域的典型結(jié)構(gòu)。下面以500W及1000W級換能器為例介紹設計方案。

圖4-35 (a)為500W級換能器設計方案，500W級方案的主要特點是：壓電堆和前后負載塊共占半個波長，指數(shù)聚能器占半個波長；采用脹力殼夾緊結(jié)構(gòu)，用應力套筒與前負載螺紋連接，處于應力波節(jié)附近位置；壓電片分成兩組，一組為主晶堆共6片，作為驅(qū)動元件，靠近應力波節(jié)，以利提高電聲效率，另一組較薄的兩片后置端部，作為電、聲反饋元件。

圖4-35 (b)為1000W級換能器結(jié)構(gòu)方案。該1000W級方案設計成全波長系統(tǒng)，但主晶堆10片和前后負載塊共占3/4波長，指數(shù)聚能器僅占1/4波長。其結(jié)構(gòu)形式同500W級方案。

兩類大功率超聲換能器的結(jié)構(gòu)設計共同點如下。

（a）采用外預應力套筒代替常規(guī)的中心預應頭螺桿結(jié)構(gòu)。它的優(yōu)點是可對振子晶片施加足夠大的均勻預應力；用平臺壓力機對壓電陶瓷堆平穩(wěn)地逐步施加不同壓力級，并測出壓力與晶堆電量關(guān)系曲線。擰緊外預應力套筒時，進行電量監(jiān)測，就可控制預應力的大小，這對換能器的研制質(zhì)量關(guān)系極大。

（b）用厚銅電極片與壓縮空氣配合的結(jié)構(gòu)。由此可以獲得良好的散熱條件。

（c）用后置晶片，形成電、聲反饋，獲得諧頻跟蹤和大振幅穩(wěn)定輸出的特性。

（d）采用電極連接線全部外引方式，有利于提高可靠性及安裝的方便。

（e）采用微調(diào)提升諧頻套筒機構(gòu)，該技術(shù)經(jīng)計算機模擬和實際測量表明，更換不同長度的套筒，諧頻可提高0.1?0.5kHz。

（f）釆用聚能器作為前輻射頭。由于大功率超聲換能器往往要求功率密度高，但工作時間短；聚能器除必須選擇抗疲勞強度好的鈦鋁合金材料外，還必須選擇機械損耗小的聚能器形狀，即選擇指數(shù)形聚能器。

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