Geleneksel ultrasonik empedans analizörü, tarama analizi işlevini gerçekleştirmek için bir bilgisayara çalışan bir yazılıma ihtiyaç duyar ve Altrasonic serisi ultrasonik empedans analizörü tarafından sağlanan HS520A sadece bilgisayar tarama analizinin işlevlerine sahip değildir, aynı zamanda enstrümanda doğrudan piezoelektrik cihaz tarama işlevini görüntüler her cihaz konfigürasyonu için bir bilgisayara ihtiyaç duyar. Bu yöntem sadece test verimliliğini sağlamakla kalmaz, aynı zamanda test maliyetini de azaltır. Bu, müşterilere başka bir süper değer çözümü sunmak için piezoelektrik test alanında HS520A serisi ürünlerdir.
Aynı zamanda, HS520A, çoğu ultrasonik cihaz ve malzemenin ölçüm gereksinimlerini karşılayabilen iyi ölçüm doğruluğu, ultra geniş frekans aralığı ve mükemmel stabiliteye sahiptir.
Ultrasonik empedans analizörü esas olarak piezoelektrik seramikler, dönüştürücüler, ultrasonik temizleme makineleri, ultrasonik aralık, ultrasonik motorlar, ultrasonik akış ölçerler, ultrasonik kusur dedektörleri ve diğer ultrasonik ekipman dahil olmak üzere her türlü ultrasonik cihazın empedans özelliklerinin ölçümü için kullanılır.
Ölçüm parametresi
Piezoelektrik bir cihaz için empedans özellikleri frekansa göre değişir. Bir piezoelektrik cihazın tam bir açıklaması son derece karmaşık bir devre ağı gerektirir ve ilgilendiğimiz frekans bandında daha basit bir ağ seçilir. (İndüktörler, dirençler, kapasitörler dahil), piezoelektrik cihazın özelliklerinin daha eksiksiz bir açıklaması. Şebekenin, aşağıdaki şebekeye dahil edilen endüktörler, dirençler ve kapasitörler kullanılarak kurulduğu ve gerekli şebeke özelliklerinin daha iyi çoğaltılabildiği kanıtlanmıştır.
Genel bir piezoelektrik cihaz için, frekans alanında belirli bir rezonans frekansından başka bir rezonans yoktur. Rezonans frekansının yakınındaki frekans alanında, cihaz çok sayıda indüktör, direnç ve kapasitör ile simüle edilebilir ve karşılık gelen eşdeğer devre aşağıda gösterildiği gibidir. Aşağıdaki gibi gösterilir:
Şekil 1: Genel piezoelektrik cihaz eşdeğer devre şeması
Şekil 2: Piezoelektrik cihazların giriş özellikleri
Şekil l'de, (a) bir piezoelektrik cihazı gösteren bir simgedir ve (b) piezoelektrik cihazın bir eşdeğer devresidir. C0 statik bir kapasitör olduğunda, R1, C1 ve L1 sırasıyla dinamik empedansta direnç, kapasitans ve endüktanstır ve R0, malzemenin yalıtım direncidir. Yukarıdaki eşdeğer devrede, devre paralel olarak ifade edildiğinden, kabul analizinin kullanılması uygundur, böylece tüm devrenin kabulü Y'dir ve paralel dal (R0, C0'dan, statik kabul denir) oluşur Y0, seri şube
Dinamik kabul adı verilen R1, L1 ve C1'den oluşan yol Y1'e kabul edilir.
Y = Y0 + Y1 Y0 = 1 / R0 + 1 / (j2πfC0), Y1 = 1 / {R1 + j2πf L1 + 1 / (j2πfC1)}
Hesaplama, toplam giriş Y ile dinamik giriş Y1'in f frekansı (giriş frekansı karakteristiği) ile değişimini elde etmek için kullanılabilir. Y ve Y1, grafiksel olarak gerçek parçalara (iletkenlik G) ve hayali parçalara (duyarlılık B) ayrıştırılması gereken vektörlerdir.
Şekil 2, giriş özelliklerinin iki farklı temsilini göstermektedir. Üst kısım iletkenlik / süspansiyonun frekanslı karakteristik diyagramıdır, sarı çizgi B (S) - f karakteristik diyagramını ve kırmızı çizgi G (S) - f karakteristik diyagramını temsil eder. Alt yarısı bir giriş vektör düzlemidir, apsis G (iletimin gerçek kısmı) iletkenliğidir ve koordinat, frekansa göre nasıl değiştiğini gösteren B yatkınlığıdır (kabulün hayali kısmı).
Cihazın giriş varyasyon özellikleri.
Sinyal frekansı rezonans frekansı (seri rezonans) etrafındaki aralıkta değiştiğinde, Y1 vektörünün yörüngesi merkezi (1 / 2R1, 0) ve yarıçapı 1 / 2R1 olan bir dairedir.
Y1 vektörünün rezonans frekansı etrafındaki yörüngesi bir tur döndürüldüğünde, Y0 vektörü genellikle frekansla değişir ve sabit olarak kabul edilebilir. Bu nedenle, Y1'in yörünge dairesi, giriş düzlemindeki uzunlamasına eksen boyunca çevrilir. Kabul Y'nin yörünge çemberini, kabul çemberi denilen bir frekans fonksiyonu olarak alabilirsiniz.
Giriş şeması kullanılarak piezoelektrik cihazın eşdeğer devresi ve diğer önemli parametreler elde edilebilir.
(1) Fs: Mekanik rezonans frekansı, yani titreşim sisteminin çalışma frekansı, tasarımda beklenen değere yakın olmalıdır. Bir temizleme makinesi için, vibratörün rezonans frekans tutarlılığı ne kadar yüksek olursa, o kadar iyidir. Plastik kaynakçılar veya ultrasonik işleme için, boynuz veya kalıp tasarımı makul değilse, vibratörün rezonans frekansı çalışma noktasından sapacaktır.
(2) Gmax: Seri rezonansta iletkenlik, titreşim sistemi çalışırken iletkenlik değeri, dinamik direncin R1 karşılığıdır. Aynı destek koşulları altında büyüdükçe Gmax = 1 / R1 daha iyidir. Genellikle vibratörleri temizlemek veya kaynak yapmak için yaklaşık 50 mS ile 500 mS arasındadır. Çok küçükse, genel olarak vibratör veya titreşim sisteminde devre uyuşmazlığı veya düşük dönüşüm verimliliği ve vibratörün kısa ömrü gibi sorunlar olabilir.
(3) C0: Piezoelektrik cihazın eşdeğer devresindeki statik dalın kapasitansı, C0 = CT-C1 (burada: CT, 1 kHz'de serbest kapasitanstır ve C1, aşağıdaki devredeki eşdeğer devredeki kapasitedir. piezoelektrik cihaz). Kullanımda, C0'ı endüktans ile dengeleyin. Bir çamaşır makinesinin veya ultrasonik işleme makinesinin devre tasarımında, C0'ın düzgün dengelenmesi güç kaynağının güç faktörünü artırabilir. İndüktör dengesini kullanmak için iki yöntem vardır: paralel ayarlama ve seri ayarlama.
(4) Qm: iletkenlik eğrisi yöntemi ile belirlenen mekanik kalite faktörü, Qm = Fs / (F2-F1), Qm ne kadar yüksekse o kadar iyidir, çünkü Qm ne kadar yüksek olursa, vibratör verimliliği o kadar yüksektir; ancak Qm güç kaynağı ile eşleşmelidir, Qm Değer çok yüksek olduğunda, güç kaynağı eşleşemez.
Vibratörü temizlemek için Qm değeri ne kadar yüksek olursa o kadar iyidir. Genel olarak, temizlik vibratörünün Qm değeri 500 veya daha fazla olmalıdır. Çok düşükse, vibratör verimliliği düşüktür.
Ultrasonik işleme için, vibratörün Qm değeri genellikle 500 civarındadır. Korna eklendikten sonra, genellikle yaklaşık 1000'e, ayrıca kalıba, genellikle 1500-3000'e ulaşır. Çok düşükse, titreşim verimliliği düşüktür, ancak çok yüksek olmamalıdır, çünkü Qm ne kadar yüksek olursa, çalışma bant genişliği ne kadar dar olursa, sert güç kaynağının eşleşmesi zordur, güç kaynağında çalışmak zordur rezonans frekans noktası ve cihaz çalışamıyor.
(5) F2, F1: vibratör yarı güç noktası frekansı. Ultrasonik işleme için tüm titreşim sistemi (boynuz ve kalıp dahil) için, F2-F1 10 Hz'den büyüktür, aksi takdirde frekans bandı çok dardır, rezonans frekans noktasında ve cihazda güç kaynağının çalışması zordur Çalışamayız.
F2-F1 doğrudan Qm değeri, Qm = Fs / (F2-F1) ile ilgilidir.
(6) Fp: anti-rezonans frekansı (esas olarak C0 ve L1 tarafından üretilen rezonans), piezoelektrik vibratörün paralel dalının rezonans frekansı. Bu frekansta, piezoelektrik vibratörün empedansı en büyüktür ve kabul en küçüktür.
(7) Zmax: anti-rezonans empedansı. Normal koşullar altında, bir dönüştürücünün anti-rezonans empedansı birkaç on kilohm üzerindedir. Anti-rezonans empedansı nispeten düşükse, vibratörün ömrü genellikle kısadır.
(8) CT: Serbest kapasitans, piezoelektrik cihazın kapasitans değeri 1 kHz'de. Bu değer, dijital kapasitans ölçer tarafından ölçülen değerle tutarlıdır. Bu değer eksi dinamik kapasitör C1 eksi gerçek statik kapasitansı C0 alabilir, C0 harici bir indüktör tarafından dengelenmelidir, C1 sistem çalışırken enerji dönüşümüne katılır, dengelemeye gerek yoktur.
(9) Dinamik direnç R1: Şekildeki piezoelektrik vibratörlerin seri bağlantısının direncidir. Formül şöyledir: R1 = 1 / D, burada D giriş çemberinin çapıdır.
(10) Dinamik endüktans L1: Şekildeki piezoelektrik vibratörün seri dalının endüktansıdır.
Hesaplama formülü: L1 = R1 / 2π (F2-F1), burada R1 dinamik dirençtir ve F1 ve F2 yarı güç noktalarıdır.
(11) Dinamik kapasitans C1: Şekildeki piezoelektrik vibratörün seri kolunun kapasitansıdır.
Hesaplama formülü: C1 = 1 / 4π 2 Fs 2 L1, burada Fs rezonans frekansı ve L1 dinamik endüktanstır.
(12) Statik kapasitans C0: Hesaplama formülü C0 = CT-C1'dir, burada CT serbest kapasitanstır ve C1 dinamik kapasitanstır.
(13) Keff: etkili elektromekanik bağlantı katsayısı. Genel olarak konuşursak, Keff ne kadar yüksek olursa, dönüşüm verimliliği o kadar yüksek olur.
