換能器，又稱振子，是由壓電陶瓷的壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能（聲波振動(dòng)）的相互轉(zhuǎn)換，并通過聲阻抗匹配的前后輻射蓋塊進(jìn)行放大的器件。
超聲清洗是通過換能器產(chǎn)生的超聲波振動(dòng)，在水中發(fā)生空化效應(yīng)所產(chǎn)生的瞬間高壓空泡沖擊被清洗物而達(dá)到良好的清洗效果。
超聲波清洗換能器一般采用喇叭型復(fù)合陣子結(jié)構(gòu)（屬蘭杰文振子結(jié)構(gòu)），它由前、后金屬蓋板、壓電陶瓷晶片、預(yù)應(yīng)力螺桿、電極片、和絕緣套管組成。施加合適的預(yù)應(yīng)力，換能器在大功率、高振幅的條件下具有良好的機(jī)電轉(zhuǎn)換效率。
超聲波清洗換能器屬連續(xù)工作的中功率型換能器，一般以連續(xù)工作的平均值來計(jì)算與恒量其功率大小。
1. 產(chǎn)品特點(diǎn)
選用高穩(wěn)定的壓電晶片組件與聲匹配的前后蓋設(shè)計(jì)，所生產(chǎn)產(chǎn)品具有如下特點(diǎn)：
1.1 諧振阻抗低
1.2 機(jī)械 Q 值高
1.3 電聲轉(zhuǎn)換效率高。
1.4 熱穩(wěn)定性好
1.5 發(fā)熱量低
1.6 頻率及靜態(tài)電容一致性佳。
1.7 振幅大，振速高
產(chǎn)品品種齊全，可廣泛用于各種超聲波清洗設(shè)備。
2.產(chǎn)品尺寸及性能參數(shù)
型 號(hào)
| 諧振頻率 （ KHz ） | 靜態(tài)電容 （ pF ） | 諧振阻抗 （ Ω ） | 外形尺寸 直徑 * 高度 | 功率 （ W ） | 絕緣阻抗 （ 2500V DC ） | 備注
|
GCC-X3528 | 28 ± 0.5 | 3100 ± 10% | ≤ 25 Ω | 45*79 | 50w | ≥ 100M Ω |
黃色 晶片 |
| GCC-X3818 | 17 ± 0.8 | 3450 ± 10% | ≤ 28 Ω | 69*110 | 60w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X3820 | 20 ± 0.8 | 3800 ± 10% | ≤ 28 Ω | 59*99 | 60w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X3823 | 23 ± 0.8 | 3800 ± 10% | ≤ 28 Ω | 59*84 | 60w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X3825 | 25 ± 0.8 | 3800 ± 10% | ≤ 20 Ω | 59*80 | 60w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X3828 | 28 ± 0.5 | 3800 ± 10% | ≤ 20 Ω | 59*68 | 60w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X3833 | 33 ± 0.5 | 3800 ± 10% | ≤ 20 Ω | 48*61 | 60w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X3840* | 40 ± 0.5 | 3800 ± 10% | ≤ 20 Ω | 48*51 | 60w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X4520 | 21.5 ± 0.8 | 5500 ± 10% | ≤ 20 Ω | 67*92 | 80w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X4528 | 28 ± 0.5 | 5500 ± 10% | ≤ 20 Ω | 67*68 | 80w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X5028 | 28 ± 0.5 | 6700 ± 10% | ≤ 20 Ω | 67*68 | 100w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X3833/45 | 33/45 ± 1.0 | 3800 ± 10% | ≤ 30 Ω | 59*55 | 60w | ≥ 100M Ω | 雙頻 |
GCC-X3828/40 | 28/40 ± 1.0 | 3800 ± 10% | ≤ 30 Ω | 65*70 | 60w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X2560 | 60 ± 1.5 | 2300 ± 10% | ≤ 35 Ω | 25*35 | 20w | ≥ 100M Ω |
黑色 晶片
|
GCC-X3060 | 60 ± 1.5 | 3800 ± 10% | ≤ 35 Ω | 36*33 | 35w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X3050 | 53 ± 1.0 | 3050 ± 10% | ≤ 35 Ω | 38*40 | 35w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X3528 | 28 ± 0.5 | 4000 ± 10% | ≤ 20 Ω | 45*79 | 50w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X3540* | 40 ± 1.0 | 4000 ± 10% | ≤ 20 Ω | 45*55 | 50w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X3825 | 25 ± 0.8 | 4800 ± 10% | ≤ 20 Ω | 59*80 | 60w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X3828 | 28 ± 0.5 | 4800 ± 10% | ≤ 20 Ω | 59*68 | 60w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X3833 | 33 ± 0.5 | 4800 ± 10% | ≤ 20 Ω | 48*61 | 60w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X3840* | 40 ± 0.5 | 4800 ± 10% | ≤ 20 Ω | 48*51 | 60w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X3835* | 35 ± 0.8 | 3700 ± 10% | ≤ 25 Ω | 40*54 | 80w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X3880* | 80 ± 1.5 | 3700 ± 10% | ≤ 25 Ω | 40*54 | 80w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X38120* | 120 ± 1.5 | 4000 ± 10% | ≤ 25 Ω | 40*58 | 80w | ≥ 100M Ω | |
GCC-X38130* | 130 ± 1.5 | 3700 ± 10% | ≤ 25 Ω | 40*54 | 80w | ≥ 100M Ω |
注：前蓋安裝面如需采用螺孔安裝的，螺孔尺寸（直徑 * 牙距 * 深度）除注“ * ”為 M10*1.5*10 外，其余均為 M10*1.0*10 。
3. 采用不同壓電陶瓷材料換能器的比較說明
3.1 壓電陶瓷材料的比較:
3.1.1 黃色晶片為 P8 系列（按國(guó)家部頒標(biāo)準(zhǔn)分類，下同）大功率壓電陶瓷材料，具有發(fā)熱量低，強(qiáng)場(chǎng)損耗小，熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，一般適用于大功率超聲發(fā)射，如超聲焊接、大功率清洗等。
3.1.2 黑色晶片為 P4 系列壓電陶瓷材料，具有高介電常數(shù)，高機(jī)電耦合系數(shù)等的優(yōu)點(diǎn)，一般適用于中等功率的超聲波應(yīng)用，如清洗或收發(fā)用傳感器等。而我公司采用的黑色晶片與傳統(tǒng) P4 系列相比更具有高的熱穩(wěn)定性、高的居里溫度（ Tc=340℃ ）和高的機(jī)電品質(zhì)因素等優(yōu)點(diǎn) .
3.2 不同材料組裝成換能器的比較
3.2.1 黃色晶片組裝的換能器電容量變化值低，強(qiáng)場(chǎng)損耗小，因而相對(duì)于相同的驅(qū)動(dòng)線路而言，發(fā)熱量低、驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定。水花表現(xiàn)為對(duì)清洗負(fù)載變化穩(wěn)定，沖擊大，屬中規(guī)中矩型。
3.2.2 黑色晶片的換能器機(jī)電耦合系數(shù)高，居里溫度高，因而電聲轉(zhuǎn)換效率高。且比其他采用一般 P4 系列的產(chǎn)品具有更高的穩(wěn)定性和較高的耐溫。水花表現(xiàn)為水柱高，空泡手感豐富，但對(duì)清洗負(fù)載變化靈敏度高。
3.2.3 使用場(chǎng)合（建議）：高頻（如 40K 以上）或小功率換能器（ 60W 以下）采用黑色晶片組裝的換能器，低頻或大功率換能器采用黃色晶片組裝的換能器。
4. 幾種典型產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖
5. 清洗換能器產(chǎn)品展示
| 50W系列(28、40KHz) | 60W系列(25、28、40KHz) | 80W系列(22、28KHz) |
| 低頻系列 | 雙頻系列 | 高頻系列 |
6.換能器安裝注意事項(xiàng)
6.1 選擇固化收縮率較低的膠，可降低振子膠合應(yīng)力。
6.2 采用丙酮等溶劑清洗被膠合表面。
6.3 建立膠合過程阻抗控制工藝，以降低振子膠合阻抗，提高振子的電聲轉(zhuǎn)換效率。
6.4 建立膠固化后振子的膠合阻抗測(cè)試工藝，提高每組振子能量負(fù)載的均勻性。
6.5 提高振子電極安裝后的絕緣措施。
6.6 熱水（ 40~60℃ ）狀態(tài)調(diào)試機(jī)器。
6.7 合理控制機(jī)器的使用溫度，建議低于 80℃ 條件。
