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在多頻超聲波清洗器系統(tǒng)中，換能器是關(guān)鍵組件之一，它必須具有兩個(gè)諧振頻率，且在其諧振點(diǎn)附近的阻抗要接近，以達(dá)到電與聲的轉(zhuǎn)換。
夾心式壓電陶瓷換能器存在許多共振頻率，即基頻振動(dòng)、1次諧頻、2次諧頻等。根據(jù)超聲波清洗器夾心式復(fù)合換能器的設(shè)計(jì)理論，通過(guò)適當(dāng)?shù)母淖儞Q能器的結(jié)構(gòu)模式，可使其既能工作于基頻，又能工作于一次諧頻，即雙頻換能器。雙頻換能器的振動(dòng)模式有兩種，其基頻振動(dòng)為半波長(zhǎng)，換能器中有一個(gè)節(jié)點(diǎn)；而諧頻振動(dòng)為全波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，換能器中具有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。
這兩種振動(dòng)模式，其節(jié)點(diǎn)位置是不同的，依據(jù)超聲波清洗器換能器中陶瓷片的位置對(duì)換能器性能影響的研究，壓電陶瓷片放置在換能器的振動(dòng)波節(jié)附近。因此，若按傳統(tǒng)的夾心式換能器模式，即將壓電陶瓷晶片放在一起，對(duì)于半波長(zhǎng)振動(dòng)模式，可能陶瓷晶片在其振動(dòng)節(jié)點(diǎn)附近;對(duì)于全波長(zhǎng)振動(dòng)模式，陶瓷片將偏離其振動(dòng)節(jié)點(diǎn)，使換能器的功率容量降低。
為了滿足兩種不同振動(dòng)模式對(duì)壓電陶瓷晶片的位置排列要求，將壓電陶瓷晶片分成二組，中間用金屬構(gòu)件分開(kāi)/適當(dāng)0的距離，使換能器在兩種不同的振動(dòng)模式中，壓電陶瓷晶片基本上都處于振動(dòng)波節(jié)附近，其結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。超聲波清洗器前蓋板采用金屬鋁制成喇叭型，增加輻射面，提高輻射阻抗(C水.S)，降低機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Q;后蓋板及中間“電極”采用內(nèi)部功耗小，抗疲勞性能好，剛度高并有一定韌性的重金屬45.鋼，經(jīng)特殊高溫調(diào)制而成，
使能量大部分從前蓋板輻射。cw-1232頻率特性測(cè)量?jī)x測(cè)得該雙頻換能器的基頻f1=29.2 kHz，1次諧頻f2=52.1 kHz。將9只相同頻率特性的雙頻超聲波清洗器換能器粘接在300mmx300mmx180mm的不銹鋼清洗槽底部，使這9只雙頻換能器與清洗槽組成一個(gè)復(fù)頻換能共振系統(tǒng)，測(cè)得該復(fù)頻換能振動(dòng)系統(tǒng)的基頻f1-1=27.6 kHz，1次諧頻f2-2=47.1 kHz。
超聲波清洗器復(fù)頻換能振動(dòng)系統(tǒng)的兩個(gè)共振頻率比單個(gè)換能器的兩個(gè)諧振頻率都有明顯下降，這可能與振動(dòng)系統(tǒng)形狀及換能器個(gè)體參數(shù)差異有關(guān)，但振動(dòng)系統(tǒng)的頻帶較寬，這有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。
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