Uobičajene primjene ultrazvučnih pretvarača

Funkcija ultrazvučnog pretvarača je da pretvori ulaznu električnu snagu u mehaničku snagu (tj. ultrazvučne talase) i zatim je odašilje, dok troši mali dio same snage.

Ultrazvučni pretvarači se široko koriste, a prema granama primjene dijele se na industriju, poljoprivredu, transport, život, medicinsku negu i vojsku. Prema realizovanim funkcijama dijeli se na ultrazvučnu obradu, ultrazvučno čišćenje, ultrazvučnu detekciju, detekciju, praćenje, telemetriju, daljinsko upravljanje itd.; prema radnoj sredini deli se na tečno, gasovito, živo telo itd.; prema prirodi, dijeli se na ultrazvučnu snagu, ultrazvučnu detekciju, ultrazvučnu sliku itd.

1. Piezoelektrični keramički transformator

Piezoelektrični keramički transformatori koriste piezoelektrični efekat piezoelektričnog tijela nakon polarizacije za postizanje izlaznog napona. Ulazni dio pokreće sinusni naponski signal, a vibrira kroz inverzni piezoelektrični efekat. Vibracijski val je mehanički spojen na izlazni dio kroz ulazni i izlazni dio, a izlazni dio stvara električni naboj kroz pozitivni piezoelektrični efekat kako bi se ostvarila električna energija piezoelektričnog tijela. - Dvije transformacije mehaničke energije-električne energije za postizanje najvećeg izlaznog napona na rezonantnoj frekvenciji piezoelektričnog transformatora. U poređenju sa elektromagnetnim transformatorima, ovo ima prednosti male veličine, male težine, velike gustine snage, visoke efikasnosti, otpornosti na kvar, otpornosti na visoke temperature, ne boji se gorenja, nema elektromagnetnih smetnji i elektromagnetnog šuma, i jednostavne strukture, lako se pravi, laka za masovnu proizvodnju, u nekim područjima postaju idealne zamjenske komponente za elektromagnetne transformatore i druge prednosti. Takvi transformatori se koriste u prekidačkim pretvaračima, notebook računarima, drajverima neonskih lampi i još mnogo toga.

2. Ultrazvučni motor

Ultrazvučni motor koristi stator kao pretvarač, koristi inverzni piezoelektrični efekat piezoelektričnog kristala kako bi natjerao stator motora da vibrira na ultrazvučnoj frekvenciji, a zatim prenosi energiju trenjem između statora i rotora kako bi pokrenuo rotor da se okreće. Ultrazvučni motori imaju malu veličinu, veliki obrtni moment, visoku rezoluciju, jednostavnu strukturu, direktan pogon, bez mehanizma za kočenje i bez mehanizma za ležaj. Ove prednosti su korisne za minijaturizaciju uređaja. Ultrazvučni motori se široko koriste u optičkim instrumentima, laserima, poluvodičkoj mikroelektronici, preciznim mašinama i instrumentima, robotici, medicini i bioinženjeringu.

3. Ultrazvučno čišćenje

Mehanizam ultrazvučnog čišćenja je korišćenje fizičkih efekata kavitacije, pritiska zračenja, strujanja zvuka itd. kada se ultrazvučni talas širi u rastvoru za čišćenje, da se mehanički odlepi prljavština sa delova za čišćenje, a istovremeno se može promovirati stvaranje kemikalija između otopine za čišćenje i prljavštine. reakcija za postizanje svrhe čišćenja objekta. Frekvencija koju koristi mašina za ultrazvučno čišćenje može se odabrati od 10 do 500 kHz prema veličini i namjeni objekta za čišćenje, općenito 20 do 50 kHz. Sa povećanjem frekvencije ultrazvučnog pretvarača mogu se koristiti Langevinov oscilator, longitudinalni oscilator, oscilator debljine itd. Što se tiče minijaturizacije, postoje i radijalne vibracije i vibracije savijanja vibratora pločice. Ultrazvučno čišćenje se sve više koristi u raznim industrijama, poljoprivredi, opremi za domaćinstvo, elektronici, automobilskoj industriji, gumi, štampariji, avionima, hrani, bolnicama i medicinskim istraživanjima.

4. Ultrazvučno zavarivanje

Ultrazvučno zavarivanje se može podijeliti u dvije kategorije: ultrazvučno zavarivanje metala i ultrazvučno zavarivanje plastike. Među njima je široko korištena tehnologija ultrazvučnog zavarivanja plastike. Koristi ultrazvučnu vibraciju koju generiše pretvarač za prijenos energije ultrazvučne vibracije do područja zavarivanja kroz gornji zavareni spoj. Zbog velikog akustičkog otpora u području zavarivanja, odnosno spoju dvaju zavara, stvarat će se lokalna visoka temperatura za topljenje plastike, a zavarivanje će se završiti pod djelovanjem kontaktnog pritiska. Ultrazvučno zavarivanje plastike može olakšati zavarivanje dijelova koji se ne mogu zavariti drugim metodama zavarivanja. Osim toga, štedi i skupu naknadu za kalupljenje plastičnih proizvoda, skraćuje vrijeme obrade, poboljšava efikasnost proizvodnje i ima karakteristike ekonomičnosti, brzine i pouzdanosti.

5. Ultrazvučna obrada

Fini abraziv se nanosi na radni predmet uz određeni statički pritisak zajedno sa ultrazvučnim alatom za obradu, a može se obrađivati ​​isti oblik kao i alat. Tokom obrade, pretvarač treba da generiše amplitudu od 15 do 40 mikrona na frekvenciji od 15 do 40 kHz. Ultrazvučni alat čini da abraziv na površini obratka kontinuirano udara sa značajnom udarnom silom, uništavajući dio ultrazvučnog zračenja i razbijajući materijal kako bi se postigla svrha uklanjanja materijala. Ultrazvučna obrada se uglavnom koristi u obradi krhkih i tvrdih materijala kao što su dragulji, žad, mermer, ahat i cementirani karbid, kao i za obradu rupa specijalnog oblika i finih i dubokih rupa. Osim toga, dodavanje ultrazvučnih pretvarača običnim alatima za rezanje također može igrati ulogu u poboljšanju tačnosti i efikasnosti.

6. Ultrazvučni gubitak težine

Koristeći efekt kavitacije i mikromehaničke vibracije ultrazvučnog sonde, višak masnih ćelija ispod ljudske epiderme se razbija, emulgira i izbacuje iz tijela, kako bi se postigla svrha mršavljenja i oblikovanja. Ovo je nova tehnologija razvijena na međunarodnom nivou 1990-ih. Italijan Zocchi je prvi put koristio ultrazvučno uklanjanje masti u krevetu i postigao uspjeh, stvarajući presedan za plastičnu hirurgiju i ljepotu. Tehnologija ultrazvučnog uklanjanja masti se brzo razvila u zemlji i inostranstvu.

7. Ultrazvučni uzgoj

Odgovarajuća učestalost i intenzitet ultrazvučnog zračenja sjemena biljaka može poboljšati klijavost sjemena, smanjiti stopu truleži plijesni, potaknuti rast sjemena i poboljšati brzinu rasta biljaka. Prema informacijama, ultrazvuk može povećati brzinu rasta nekih sjemenki biljaka za 2 do 3 puta.

8. Elektronski sfigmomanometar

Ultrazvučni pretvarač se koristi za primanje pritiska krvnog suda. Kada je balon komprimiran i pritisnut na krvni sud, ultrazvučni pretvarač ne može osjetiti pritisak krvnog suda jer je primijenjeni pritisak veći od pritiska vazodilatacije. Kada se pritisak krvne žile smanji na određenu vrijednost, pritisak ova dva dolazi do ravnoteže. U ovom trenutku ultrazvučni pretvarač može osjetiti pritisak krvnog suda, što je sistolni pritisak srca. vrednost krvnog pritiska. Elektronski tlakomjer može smanjiti radni intenzitet medicinskog osoblja zbog ukidanja stetoskopa.

9. Telemetrija i daljinsko upravljanje

U toksičnim, radioaktivnim i drugim surovim okruženjima, ljudi ne mogu raditi blizu njega i moraju se kontrolirati na daljinu; električni prekidači kao što su televizori, ventilatori i svjetla trebaju daljinsko upravljanje, a ultrazvučni pretvarači se mogu instalirati za prijenos ultrazvučnih valova s ​​udaljene lokacije. Prijemni pretvarač na kontrolnom sistemu pretvara akustični signal u električni signal kako bi prekidač djelovao.

10. Praćenje saobraćaja

U savremenom saobraćaju veoma je potrebno automatski pratiti prolazak i brojanje vozila kako bi se shvatilo kako vozila rade. Na primjer, stanica za nadzor saobraćaja ugrađuje ultrazvučni pretvarač i njegovu pomoćnu opremu i za primopredajnik i za prijenos. Kada vozilo prođe, vraća se zvučni puls, a broj dnevnih vozila može se dobiti brojanjem i akumuliranjem. Transduktor dvostruke namjene je instaliran na stražnjem dijelu automobila kako bi se spriječile nesreće u suprotnom smjeru. Instaliranje prijemnog piezoelektričnog ultrazvučnog pretvarača na putu takođe može pratiti broj buke.

11. Ranging

Ultrazvučni uređaj za mjerenje udaljenosti naziva se i zvučni lenjir. Mjeri vremenski interval impulsa preko sonde dvostruke namjene. Zvučni lenjir može izmjeriti udaljenost unutar 10m, a preciznost može doseći nekoliko hiljaditih dionica.

12. Detekcija curenja i detekcija gasa

Za sistem pod pritiskom, kod curenja, buka mlaza je uzrokovana razlikom pritiska između unutrašnje i spoljašnje posude pod pritiskom. Ovaj spektar buke je izuzetno širok. Za sisteme bez pritiska, ultrazvučni izvor se može postaviti unutar zatvorenog sistema i primiti izvan zatvorenog sistema. Općenito, amplituda signala izmjerena kada nema curenja je vrlo mala ili nikakva, a amplituda signala ima tendenciju da se naglo poveća na mjestu curenja. Detekcija protoka gasa je takođe jedno od važnih sredstava u hemijskoj industriji. Postoje različita pojačanja za detekciju protoka, kao što su rotametri i tako dalje. Ali glavna prednost korištenja ultrazvučnog pretvarača je da ne ometa protok tekućine.

13. Prikupljanje informacija

Da bi ostvarili funkcije kao što su slobodno hodanje u svemiru i prepoznavanje objekata, inteligentni roboti ne samo da moraju koristiti ultrazvučne pretvarače za mjerenje udaljenosti i vođenje slijepih osoba, već trebaju i prepoznavanje slika. Stoga su za postizanje višestrukih funkcija potrebni mali nizovi ultrazvučnih pretvarača, a ovaj aspekt će postati važna tema istraživanja, privući mnoge naučnike da mu teže.