El analizador de impedancia ultrasónica tradicional necesita una computadora que ejecute un software para realizar la función de análisis de escaneo, y el HS520A provisto por el analizador de impedancia ultrasónica de la serie Altrasonic no solo tiene las funciones del análisis de escaneo de la computadora, sino que también proporciona visualización en el instrumento directamente función de escaneo del dispositivo piezoeléctrico, los clientes no Ya no se necesita una computadora para cada configuración del instrumento. Este método no solo garantiza la eficiencia de la prueba, sino que también reduce el costo de la prueba. Esta es la serie de productos HS520A en el campo de las pruebas piezoeléctricas para proporcionar a los clientes otra solución de gran valor.
Al mismo tiempo, HS520A tiene una buena precisión de medición, un rango de frecuencia ultra amplio y una excelente estabilidad, que puede cumplir con los requisitos de medición de la mayoría de los dispositivos y materiales ultrasónicos.
El analizador de impedancia ultrasónica se utiliza principalmente para medir las características de impedancia de todo tipo de dispositivos ultrasónicos, incluidos: cerámica piezoeléctrica, transductores, máquinas de limpieza ultrasónica, rango ultrasónico, motores ultrasónicos, medidores de flujo ultrasónicos, detectores ultrasónicos de defectos y otros equipos ultrasónicos.
Parámetro de medición
Para un dispositivo piezoeléctrico, sus características de impedancia varían con la frecuencia. Una descripción completa de un dispositivo piezoeléctrico requiere una red de circuitos extremadamente compleja, y se selecciona una red más simple en la banda de frecuencia que nos interesa (incluidos inductores, resistencias, condensadores), una descripción más completa de las características del dispositivo piezoeléctrico. Se ha demostrado que la red se construye utilizando los inductores, resistencias y condensadores incluidos en la siguiente red, y las características de red requeridas pueden reproducirse mejor.
Para un dispositivo piezoeléctrico general, no hay otra resonancia en el dominio de la frecuencia fuera de una determinada frecuencia resonante. En el dominio de la frecuencia cerca de la frecuencia resonante, el dispositivo se puede simular con una pluralidad de inductores, resistencias y condensadores, y el circuito equivalente correspondiente es el que se muestra a continuación. Se muestra de la siguiente manera:
Figura 1: Diagrama de circuito equivalente del dispositivo piezoeléctrico general
Figura 2: características de admisión de dispositivos piezoeléctricos
En la Fig. 1, (a) es un símbolo que indica un dispositivo piezoeléctrico, y (b) es un circuito equivalente del dispositivo piezoeléctrico. Donde C0 es un condensador estático, R1, C1 y L1 son resistencia, capacitancia e inductancia en la impedancia dinámica, respectivamente, y R0 es la resistencia de aislamiento del material. En el circuito equivalente anterior, dado que el circuito se expresa en paralelo, es conveniente utilizar el análisis de admitancia, de modo que la admitancia de todo el circuito sea Y, y la rama paralela (que consiste en R0, C0, denominada admitancia estática) La admitancia es Y0, rama de serie
La carretera (compuesta de R1, L1 y C1, denominada admitancia dinámica) se admite en Y1.
Y = Y0 + Y1 Y0 = 1 / R0 + 1 / (j2πfC0), Y1 = 1 / {R1 + j2πf L1 + 1 / (j2πfC1)}
El cálculo puede usarse para obtener la variación de la admitancia total Y y la admitancia dinámica Y1 con la frecuencia f (característica de admitancia-frecuencia). Y e Y1 son vectores, que deben descomponerse en partes reales (conductancia G) y partes imaginarias (susceptancia B) en forma gráfica.
La figura 2 muestra dos representaciones diferentes de las características de admisión. La parte superior es el diagrama característico de la conductancia / suspensión con frecuencia, la línea amarilla representa el diagrama característico B (S) - f, y la línea roja es el diagrama característico G (S) - f. La mitad inferior es un plano vectorial de admitancia, la abscisa es la conductancia G (la parte real de la admitancia) y la ordenada es la susceptancia B (la parte imaginaria de la admitancia), que muestra cómo varía con la frecuencia.
Las características de variación de admitancia del dispositivo.
Cuando la frecuencia de la señal cambia en el rango alrededor de la frecuencia de resonancia (resonancia en serie), la trayectoria del vector Y1 es un círculo cuyo centro es (1 / 2R1, 0) y el radio es 1 / 2R1.
Cuando la trayectoria del vector Y1 alrededor de la frecuencia resonante gira una vuelta, el vector Y0 varía generalmente con la frecuencia y puede considerarse como una constante. Por lo tanto, el círculo de trayectoria de Y1 se traduce a lo largo del eje longitudinal en el plano de admitancia. Puede obtener el círculo de trayectoria de la admitancia Y en función de la frecuencia, el llamado círculo de admitancia.
Usando la tabla de admitancia, se puede obtener el circuito equivalente del dispositivo piezoeléctrico y otros parámetros importantes.
(1) Fs: la frecuencia de resonancia mecánica, es decir, la frecuencia de funcionamiento del sistema de vibración, debe ser lo más cercana posible al valor esperado en el diseño. Para una máquina de limpieza, cuanto mayor sea la frecuencia de resonancia del vibrador, mejor. Para soldadores de plástico o mecanizado ultrasónico, si el diseño de la bocina o el molde no es razonable, la frecuencia de resonancia del vibrador se desviará del punto de operación.
(2) Gmax: Conductancia en resonancia en serie, el valor de conductancia cuando el sistema de vibración está funcionando, que es el recíproco de la resistencia dinámica R1. Cuanto más grande, mejor en las mismas condiciones de soporte, Gmax = 1 / R1. En general, para limpiar o soldar vibradores, está entre aproximadamente 50 mS y 500 mS. Si es demasiado pequeño, en general, el vibrador o el sistema de vibración pueden tener problemas, como falta de coincidencia de circuitos o baja eficiencia de conversión, y corta vida del vibrador.
(3) C0: capacitancia de la rama estática en el circuito equivalente del dispositivo piezoeléctrico, C0 = CT-C1 (donde: CT es la capacitancia libre a 1 kHz, y C1 es la capacitancia de la rama dinámica en el circuito equivalente de El dispositivo piezoeléctrico). En uso, equilibre C0 con inductancia. En el diseño del circuito de una lavadora o una máquina de procesamiento ultrasónico, equilibrar adecuadamente el CO2 puede aumentar el factor de potencia de la fuente de alimentación. Hay dos métodos para usar el equilibrio del inductor, la sintonización paralela y la sintonización en serie.
(4) Qm: factor de calidad mecánica, determinado por el método de la curva de conductancia, Qm = Fs / (F2-F1), cuanto mayor sea el Qm, mejor, porque cuanto mayor sea el Qm, mayor será la eficiencia del vibrador; pero Qm debe coincidir con la fuente de alimentación, Qm Cuando el valor es demasiado alto, la fuente de alimentación no puede coincidir.
Para limpiar el vibrador, cuanto mayor sea el valor de Qm, mejor. En términos generales, el Qm del vibrador de limpieza debe alcanzar 500 o más. Si es demasiado bajo, la eficiencia del vibrador es baja.
Para el mecanizado ultrasónico, el valor de Qm del vibrador en sí mismo generalmente es de alrededor de 500. Después de agregar la bocina, generalmente alcanza aproximadamente 1000, más el molde, generalmente llegando a 1500-3000. Si es demasiado bajo, la eficiencia de la vibración es baja, pero no debe ser demasiado alta, porque cuanto mayor es el Qm, más estrecho es el ancho de banda de trabajo, la fuente de alimentación dura es difícil de igualar, la fuente de alimentación es difícil de trabajar en el punto de frecuencia de resonancia, y el dispositivo no puede funcionar.
(5) F2, F1: frecuencia del punto de potencia media del vibrador. Para todo el sistema de vibración (incluida la bocina y el molde) para el mecanizado ultrasónico, F2-F1 es superior a 10 Hz; de lo contrario, la banda de frecuencia es demasiado estrecha, la fuente de alimentación es difícil de operar en el punto de frecuencia de resonancia y el dispositivo no puede trabajar.
F2-F1 está directamente relacionado con el valor de Qm, Qm = Fs / (F2-F1).
(6) Fp: frecuencia antirresonante (principalmente la resonancia generada por C0 y L1), la frecuencia resonante de la rama paralela del vibrador piezoeléctrico. A esta frecuencia, la impedancia del vibrador piezoeléctrico es la más grande y la admitancia es la más pequeña.
(7) Zmax: impedancia antirresonante. En condiciones normales, la impedancia antirresonante de un transductor está por encima de varias decenas de kilohms. Si la impedancia antirresonancia es relativamente baja, la vida útil del vibrador suele ser corta.
(8) CT: capacitancia libre, el valor de capacitancia del dispositivo piezoeléctrico a 1 kHz. Este valor es consistente con el valor medido por el medidor digital de capacitancia. Este valor menos el condensador dinámico C1 puede obtener la verdadera capacidad estática C0, C0 necesita ser equilibrado por un inductor externo, C1 participa en la conversión de energía cuando el sistema está funcionando, no es necesario equilibrarlo.
(9) Resistencia dinámica R1: Esta es la resistencia de la conexión en serie de los vibradores piezoeléctricos en la figura. La fórmula es: R1 = 1 / D, donde D es el diámetro del círculo de admitancia.
(10) Inductancia dinámica L1: es la inductancia de la rama en serie del vibrador piezoeléctrico en la figura.
La fórmula de cálculo es: L1 = R1 / 2π (F2-F1), donde R1 es la resistencia dinámica y F1 y F2 son los puntos de media potencia.
(11) Capacitancia dinámica C1: Esta es la capacitancia de la rama en serie del vibrador piezoeléctrico en la figura.
La fórmula de cálculo es: C1 = 1 / 4π 2 Fs 2 L1, donde Fs es la frecuencia de resonancia y L1 es la inductancia dinámica.
(12) Capacitancia estática C0: la fórmula de cálculo es C0 = CT-C1, donde CT es la capacitancia libre y C1 es la capacitancia dinámica.
(13) Keff: coeficiente de acoplamiento electromecánico efectivo. En términos generales, cuanto mayor sea Keff, mayor será la eficiencia de conversión.
