超聲波換能器是一類(lèi)能量轉(zhuǎn)換器件，它的功效是把輸入的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率（即超聲波）再傳遞出來(lái)，而其本身耗費(fèi)非常少一部分功率（小于10%）。因此，采用超聲波換能器首要考慮的問(wèn)題也是和輸入輸出端的匹配，然后是機(jī)械安裝和裝配尺寸。

超聲波換能器分類(lèi)：

1、柱型

2、倒喇叭型

3、鋼后蓋型

4、正中間夾鋁片型

一般用于超聲波塑料焊接機(jī)、超聲波切割刀、超聲波金屬焊接機(jī)，超聲波清洗機(jī)，超聲波聲化學(xué)設(shè)備等。

超聲波換能器在適宜的電場(chǎng)激勵(lì)下能出現(xiàn)周期性的振動(dòng)，其振幅通常10μm上下，這樣子的振幅要立即實(shí)現(xiàn)焊接和加工工序還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。連接根據(jù)合理設(shè)計(jì)的變幅桿后，超聲波的振幅能夠在非常大的范疇以?xún)?nèi)變化，只需材料強(qiáng)度充足，振幅能夠超出100μm。

因加工方式不相同，換能器的工作狀態(tài)大致可以分為連續(xù)工作（如花邊機(jī)，cd機(jī)，清洗機(jī)，拉鏈機(jī)）和脈沖運(yùn)行（如塑料焊機(jī)），不一樣的工作狀態(tài)對(duì)換能器要求的是不同類(lèi)型的。通常情況下，連續(xù)式運(yùn)行基本沒(méi)有間斷時(shí)長(zhǎng)，但工作電壓不大，脈沖工作就是間歇的，有間斷，但瞬間電流很大。均值來(lái)講，兩種狀態(tài)的功率都是非常大的。

采用超聲波換能器首要考慮的問(wèn)題也是和輸入輸出端的匹配，然后是機(jī)械安裝和裝配尺寸。換能器的頻率相對(duì)來(lái)說(shuō)很直觀。該頻率是指通過(guò)頻率（函數(shù)）發(fā)生器，毫伏表，示波器等通過(guò)傳輸線路法測(cè)得的頻率，或者用網(wǎng)絡(luò)阻抗分析儀等類(lèi)似儀表測(cè)得的頻率。通常統(tǒng)稱(chēng)小信號(hào)頻率。和它相匹配是上機(jī)頻率，即客戶將換能器根據(jù)電纜連到機(jī)箱上，通電后空載或者有載時(shí)測(cè)得的具體工作頻率。因客戶匹配電路不盡相同，相同的換能器在各自的驅(qū)動(dòng)電源（電箱）所表現(xiàn)出來(lái)的頻率是不一樣的，如此一來(lái)的頻率不能成為交流討論的重要依據(jù)。

讓換能器和驅(qū)動(dòng)電源、模具保持良好配合以產(chǎn)生一臺(tái)一個(gè)完整的超聲波設(shè)備能夠稱(chēng)之為匹配。鑒于匹配對(duì)整機(jī)性能的影響力是決定性的，不管怎樣強(qiáng)調(diào)匹配的必要性一點(diǎn)也不為過(guò)。匹配首要考慮的問(wèn)題是換能器的電容量，然后是換能器的頻率。

換能器與驅(qū)動(dòng)電源的匹配主要包括4大領(lǐng)域，即阻抗匹配、頻率匹配、功率匹配、容抗匹配。在這當(dāng)中最關(guān)鍵的是要容抗和頻率。如上所述由于陶瓷片是絕緣體，你甚至可以稱(chēng)之為換能器是不通電的，其實(shí)只是等同于一個(gè)電容器。使得換能器運(yùn)行，事實(shí)上是由驅(qū)動(dòng)電路對(duì)它們施加壓力交流高電壓，讓換能器的電容充放電。壓電陶瓷片在交變電場(chǎng)的影響下做同時(shí)伸縮變形，構(gòu)成了整體換能器的縱向振動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)變幅桿和模具振動(dòng)。因此，若電容匹配欠佳，輕則是換能器無(wú)力，焊不牢固；重則換能器發(fā)熱明顯，燒電極片、燒電源的大功率管。我們自己的換能器設(shè)備附帶產(chǎn)品特性參數(shù)表，提出了每個(gè)換能器的電容和頻率。驅(qū)動(dòng)電源必須根據(jù)換能器的電容量，調(diào)節(jié)高壓變壓器，匹配電容板，峰化線圈，調(diào)頻線圈等的參數(shù)。因?yàn)殡姼泻碗娙萘康拿舾行?，功放板，扼流線圈以及其他外圍電路對(duì)匹配也有所影響。但是隨著情況進(jìn)行，換能器的溫度會(huì)上升，造成電容也是會(huì)上升且變化量也許會(huì)超出50%，如果不能將電容更有效地匹配掉，就容易出現(xiàn)回路中電流電壓相位差非常大，有功功率比較低，虛功高?？匆幌码娏鞣浅４?，但換能器無(wú)力，易發(fā)熱，且電源的功率器件也很容易發(fā)熱毀壞。通常換能器電極片（耳朵）振斷裂或燒掉很有可能就是從而導(dǎo)致的。

頻率匹配一樣也至關(guān)重要。這主要是由于超聲換能器只有運(yùn)行在他的諧振頻率點(diǎn)，因此驅(qū)動(dòng)電源、變幅桿、模具（工具頭）都需要在這樣一個(gè)頻率下運(yùn)行。通常情況下，這一個(gè)差異最高不得超過(guò)±0.1kHz，能小一點(diǎn)的就比較好。大家強(qiáng)烈要求配套模具（焊頭）的頻率少于振動(dòng)子頻率0.1kHz上下（小信號(hào)頻率）。換句話說(shuō)，若原振動(dòng)子小信號(hào)測(cè)量的頻率是14.85kHZ，則連上模具之后再測(cè)頻率為14.75kHZ極其理想化。與此同時(shí)就應(yīng)當(dāng)充分考慮，超聲波換能器接上變幅桿和模具頭后，體系的諧振頻率峰會(huì)變得越來(lái)越銳利，亦即帶寬太窄，機(jī)械設(shè)備品質(zhì)因素非常大，頻率偏移一點(diǎn)都會(huì)導(dǎo)致阻抗非常大的提升。主要體現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)電源上都是電源（振幅表電功率）非常大或過(guò)載保護(hù)。若恰好這時(shí)候是空載調(diào)機(jī)，則很有可能造成晶片移位，晶片斷裂或中心螺桿斷。

功率匹配和阻抗匹配目的是充分考慮超聲波焊接操作系統(tǒng)是空隙式運(yùn)行，負(fù)載變化巨大，焊接時(shí)需要一定的功率輸出，空載時(shí)應(yīng)保持在最低振幅。不然，如同上面提到的，空載時(shí)輸入非常大，則毀壞換能器。滿載時(shí)功率提不上，沒(méi)什么效果。

審核編輯 黃昊宇