Тип ултразвуков преобразувател: сравнение на магнитострик и пиезоелектричен преобразувател
Има два вида преобразуватели за генериране на звуковите вълни, необходими за процеса: пиезоелектрични и магнитостриктивни. Въпреки че техните функции са достатъчни, за да го направят място на пазара, всеки тип ултразвуков преобразувател има свои собствени характеристики, което го прави по-подходящ за специфични задачи. За да ги сравните, е необходимо да се проучи как работят и съответните им характеристики.
1. Принцип на работа
Пиезоелектричната технология използва кристал със специални електрически свойства, изработени от олово цирконат титанат. В преобразувателя този кристален материал има две проводници, прикрепени към противоположни лица. След това кристалът и окабеляването се сглобяват в корпуса между двете метални плочи. Когато токът тече през окабеляването и влезе в кристала, кристалът бързо променя формата си и се разширява. Когато токът е прекратен, кристалът се връща към първоначалната си форма. Ултразвуковият преобразувател, използващ тази технология, бързо циркулира тока през кристала на зададена честота, като по този начин генерира резонансен ефект.
Принципът на работа на магнитострикриктивна ултразвукова сонда е, че богатите на желязо метали се разширяват и свиват, когато се подлагат на магнитно поле. За да се възползват от това поведение, богатите на желязо метални ядра са обвити в медни жици. След това компонентът се съдържа в резервоар. Когато токът преминава през медната жица, металната сърцевина се разширява и удължава. Като пиезоелектричен преобразувател, токът на определена честота предизвиква резонансен ефект.
2. Фиксиран начин
Лепилото се използва за свързване на пиезоелектрични ултразвукови преобразуватели с корпуса на ултразвуковия почистващ препарат. Когато пиезоелектрична технология е въведена за първи път, това създава проблеми, защото лепилото ще отслаби и в крайна сметка се провали. Поради развитието на инженерната технология, която може да се използва в въздухоплавателната индустрия, това ограничение вече не съществува. Въпреки многократната употреба, съвременните лепила все още не позволяват на преобразувателя да бъде прикрепен.
Корпусът на магнитострикционния преобразувател е директно заварен към резервоара на ултразвуковия почистващ препарат, осигурявайки твърда, трудно чупима връзка.
3. Честота на ултразвуковите преобразуватели
Идеалното състояние на ултразвуково почистване е да работи при честота 40kHz-70kHz, но процесът все още може да се извърши в широк диапазон от 25kHz-170kHz.
Магнитострикриктивните ултразвукови преобразуватели могат да работят само при честоти до 30kHz, което означава, че техните приложими приложения са силно ограничени. В този случай най-доброто използване на магнитострикционния преобразувател ултразвукова система за почистване е за големи машини, които имат замърсители, които трудно се отстраняват. Процесът не трябва да изисква и цялостно почистване на машината. Пример за това приложение може да се използва на галванични линия за обработка.
От друга страна, пиезоелектрични ултразвукови преобразуватели могат да работят в целия диапазон от 25kHz до 170kHz, като се използва изключително разнообразна.
4. Потребление на енергия
Магнитостриктивни ултразвукови преобразуватели трябва да конвертирате електрическа енергия в магнитна енергия, и след това да го използвате за генериране на механична енергия. Целият процес ще генерира много разхищавана енергия, която обикновено се губи под формата на топлинна енергия.
Пиезоелектрични ултразвукови преобразуватели могат да конвертират ниско напрежение ток в механична енергия в една стъпка, което го прави високо ефективен. Следователно, пиезоелектрични преобразувател може да изпълнява повече работа, докато консумира същото количество електрическа енергия.
5. Присъщо ниво на шума на ултразвуковия преобразувател
Когато се генерират хармонични честоти, субхармоничните честоти обикновено се произвеждат като естествени продукти. Работната честота на повечето пиезоелектрични преобразуватели е 40kHz или по-висока, което означава, че първият подхармоничен, генериран е 20kHz, което е извън границите на нормалния човешки слух.
Магнитострикриктивните ултразвукови преобразуватели обикновено работят с честота 30kHz или по-ниска, като произвеждат звукови субхармонични честоти. Тези честоти звучат еднакво като бръмченето на високоволтови електрически или трансформатори чуха отблизо. Когато в един и същ ултразвуков резервоар за почистване са монтирани няколко магнитострикционни преобразуватели, нивото на шума изисква използването на защитни слухови апарати.
6. Очакван живот на ултразвуков преобразувател
Пиезоелектричните преобразуватели използват първо кварцови кристали и с течение на времето кварцовите кристали в крайна сметка ще загубят сила. Оттогава инженерите са създали полупроводникови керамични материали, които могат да бъдат предварително остарявани чрез специален процес, като по този начин намаляват количеството на износване след сглобяване на компонентите.
В комбинация с нови кристални съединения, експлоатационният им живот е толкова дълъг, колкото този на магнитостриктивните преобразуватели и магнитострикните преобразуватели винаги са се радвали на дълъг експлоатационен живот.
