超聲波換能器應(yīng)用

超聲波換能器的應(yīng)用十分廣泛，它按應(yīng)用的行業(yè)分為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、生活、醫(yī)療及軍事等。按實(shí)現(xiàn)的功能分為超聲波加工、超聲波清洗、超聲波探測(cè)、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、遙測(cè)、遙控等；按工作環(huán)境分為液體、氣體、生物體等;按性質(zhì)分為功率超聲波、檢測(cè)超聲波、超聲波成像等。

1、壓電陶瓷變壓器

壓電陶瓷變壓器是利用極化后壓電體的壓電效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓輸出的。其輸入部分用正弦電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)逆壓電效應(yīng)使其產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)波通過(guò)輸入和輸出部分的機(jī)械耦合到輸出部分，輸出部分再通過(guò)正壓電效應(yīng)產(chǎn)生電荷，實(shí)現(xiàn)壓電體的電能-機(jī)械能-電能的兩次變換，在壓電變壓器的諧振頻率下獲得最高輸出電壓。與電磁變壓器相比，這具有體積小，質(zhì)量輕，功率密度高，效率高，耐擊穿，耐高溫，不怕燃燒，無(wú)電磁干擾和電磁噪聲，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于制作、易批量生產(chǎn)，在某些領(lǐng)域成為電磁變壓器的理想替代元件等優(yōu)點(diǎn)。此類變壓器用于開關(guān)轉(zhuǎn)換器、筆記本電腦、氖燈驅(qū)動(dòng)器等。

2、超聲波馬達(dá)

超聲波馬達(dá)是把定子作為換能器，利用壓電晶體的逆壓電效應(yīng)讓馬達(dá)定子處于超聲波頻率的振動(dòng)，然后靠定子和轉(zhuǎn)子間的摩擦力來(lái)傳遞能量，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。超聲波馬達(dá)體積小，力矩大，分辨率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直接驅(qū)動(dòng)，無(wú)制動(dòng)機(jī)構(gòu)，無(wú)軸承機(jī)構(gòu)，這些優(yōu)點(diǎn)有益于裝置的小型化。超聲波馬達(dá)廣泛應(yīng)用于光學(xué)儀器、激光、半導(dǎo)體微電子工藝、精密機(jī)械與儀器、機(jī)器人、醫(yī)學(xué)與生物工程領(lǐng)域。

3、超聲波清洗

超聲波清洗的機(jī)理是利用超聲波在清洗液中傳播時(shí)的空化、輻射壓、聲流等物理效應(yīng)，對(duì)清洗件上的污物產(chǎn)生的機(jī)械起剝落作用，同時(shí)能促進(jìn)清洗液與污物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到清洗物件的目的。超聲波清洗機(jī)所用的頻率根據(jù)清洗物的大小和目的可選用10～500kHz，一般多為20～50kHz。隨著超聲波換能器頻率的增加，可采用郎之萬(wàn)振子、縱向振子、厚度振子等。在小型化方面，也有采用圓片振子的徑向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)的。超聲波清洗在各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家用設(shè)備、電子、汽車、橡膠、印刷、飛機(jī)、食品、醫(yī)院和醫(yī)學(xué)研究等行業(yè)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

4、超聲波焊接

超聲波焊接有超聲波金屬焊接和超聲波塑料焊接兩大類。其中超聲波塑料焊接技術(shù)已獲得較為普遍的應(yīng)用。它是利用換能器產(chǎn)生的超聲振動(dòng)，通過(guò)上焊件把超聲振動(dòng)能量傳送到焊區(qū)。由于焊區(qū)即兩焊件交界處聲阻大，所以會(huì)產(chǎn)生局部高溫使塑料熔化，在接觸壓力的作用下完成焊接工作。超聲塑料焊接可方便焊接其他焊接法無(wú)法焊接的部位。另外，還節(jié)約了塑料制品昂貴的模具費(fèi)，縮短了加工時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，有經(jīng)濟(jì)、快速和可靠等特點(diǎn)。

5、超聲波加工

把微細(xì)磨料隨超聲波加工工具一起以一定靜壓力加在工件上，就能加工出與工具相同的形狀。加工時(shí)換能器需在15～40kHz的頻率下，產(chǎn)生15～40微米的振幅。超聲波工具使工件表面的磨料以相當(dāng)大的沖擊力連續(xù)沖擊，破壞超聲輻射部位，使材料破碎而達(dá)到去除材料的目的。超聲波加工主要應(yīng)用于寶石、玉器、大理石、瑪瑙、硬質(zhì)合金等脆硬材料的加工以及異型孔和細(xì)深孔的加工。此外，在普通切削工具上加超聲波換能器振動(dòng)時(shí)，也可起到提高精度和效率的作用。

6、超聲波減肥

利用超聲波換能器的空化效應(yīng)和微機(jī)械振動(dòng)，將人體表皮下多余的脂肪細(xì)胞破碎、乳化后排出體外，達(dá)到減肥、塑形的目的。這是國(guó)際上90年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。意大利的Zocchi首次將超聲去脂用于床，并獲得成功，為整形、美容開創(chuàng)了先河。超聲去脂技術(shù)在國(guó)內(nèi)外得以迅速發(fā)展。

7、超聲波育種

對(duì)植物種子進(jìn)行適當(dāng)頻率和強(qiáng)度的超聲波照射，可提高種子的發(fā)芽率，降低霉?fàn)€率，促進(jìn)種子的生長(zhǎng)，提高植物生長(zhǎng)速度。據(jù)資料介紹，超聲波可使某些植物種子生長(zhǎng)速度提高2～3倍。