超聲波清洗機由兩部分組成：一是超聲波發(fā)生器,，二是以換能器為核心的超聲波清洗缸槽體,。
清洗機：超聲發(fā)生器簡單的說就是一套與換能器頻率相匹配的大功率源，就是把電能轉(zhuǎn)化為機械能輸送到超聲波振子后由振子的陶瓷芯片產(chǎn)生聲能傳導(dǎo)到清洗槽內(nèi),，作用于清洗液體,，產(chǎn)生空化效用形成高壓沖擊作用從而使工件變的清洗潔凈。
概括來說,，超聲波發(fā)生器和以換能器為核心的超聲清洗缸,，其技術(shù)狀況已遠遠跟不上時代的發(fā)展和我國經(jīng)濟事業(yè)多領(lǐng)域的需求。超聲波清洗機生產(chǎn)現(xiàn)狀的特點是技術(shù)陳舊落后,，清洗效率不理想,，故障率高。這已成了制約它進一步擴大應(yīng)用范圍的瓶頸,。目前市場上不是以提高技術(shù),、改進設(shè)計、簡化工藝結(jié)構(gòu),、降低成本,、提高其性價比為先導(dǎo)，而是往往以低價相互競爭,，這給整個行業(yè)和超聲清洗事業(yè)的發(fā)展帶來了消極的負面影響,，應(yīng)該引起我們的關(guān)注,。 如果再不引起關(guān)注這個行業(yè)可謂直走下坡路了，終行業(yè)人士都會后悔的,。
超聲波清洗機技術(shù)在的地區(qū)不同而都由著不同的區(qū)別;在華東地區(qū),，超聲波發(fā)生器的制式不外乎下列幾種：
A、一代產(chǎn)品是電子管式的,，隨著技術(shù)的,，已屬于淘汰產(chǎn)品了(但仍有廠家在生產(chǎn)主要是小型廠家，技術(shù)低端,，資金投入少),。
B、仿制美國必能信公司的超聲波發(fā)生器,，單板功率300W,，頻率固定為25KHz(自激式半橋輸出電路)，配有大電源變壓器,，是*占有率多的一種簡易機型,。但是該電路很難調(diào)整在超聲換能器佳頻率諧振點上，輸出功率不可能達到理想的效果,，質(zhì)量也就不言而喻了,。但考慮到該發(fā)生器的線路比較簡單，穩(wěn)定性尚可,，整機調(diào)試得好,，故障率還是很低的，加之生產(chǎn)這種機型的中小型超聲波清洗機的企業(yè)較多,，能否對其線路加以改進和提高呢?我們提供下面一種設(shè)計方案供參考：去掉電源變壓器,，減少輸出匹配變壓器的漏磁，達到減輕,、減少整機重量和體積,，降低成本，提高效率之目的,。要去掉電源變壓器,，先要考慮解決兩個問題，一是電源輸入和高頻功率輸出之間的絕緣問題：二是將供電電壓降低在適合大功率管正常工作的耐壓值下,，才能整機的安全運行(原機供電電壓約為DC150V-180V之間),。圖1介紹的這個電路可以解決供電電壓符合原機的設(shè)計要求。注意：調(diào)試時注意安全,，防止觸電,。
原機的輸出變壓器選用的是單條磁芯，漏磁較大,，一旦靠近鐵制外殼,，將形成渦流,，產(chǎn)生很高的熱量，建議改用IE磁芯,，線圈由單組改繞為初,、次級雙繞組，這樣就可以解決電源輸入和高頻功率輸出之間的隔離和絕緣問題,。輸出變壓器的有關(guān)技術(shù)參數(shù)如匝數(shù)和初次級的匝數(shù)比及電感量由于諸多的不確定因素,，我們很難給出一個確定的數(shù)據(jù)。
C,、MC機型及其改進后的機型：這也是一個老產(chǎn)品了，線路設(shè)計煩瑣,，由于歷史的原因,，是一個沒有設(shè)計到位的產(chǎn)品。門電路用得多,，SCR調(diào)壓,，工藝繁亂，故障率高,，已受到用戶的冷落,，生產(chǎn)這種機型的原國營大廠，我們認為只有忍痛甩掉舊的落后的機型,，開發(fā)或選用新的機型,，才能重振昔日雄風(fēng)，立足于今天的市場,。
改進后的機型,，簡化了電路，增加了“跳頻”同步技術(shù),，所謂“跳頻”實際上是在PWM的主振頻率上,，加了一個多諧振蕩器，其頻率和主頻相配,，該振蕩器的輸出脈沖再去調(diào)制主振極,。雖然做到了恒功率輸出，但受功率元件MOSFET電流容量的限制,，沒有做到滿功率輸出,，輸出功率也就不盡人意，清洗效率也無明顯提高,，應(yīng)用行業(yè)面不寬,，特別是每一個跳頻周期，清洗缸內(nèi)總有周期性的響聲,，沒有慢啟動功能,，并設(shè)有“調(diào)功”旋鈕,，一旦操作失誤將出現(xiàn)故障，也不能和其他設(shè)備實現(xiàn)聯(lián)動控制,。究其原因,，沒有跳出原MC機型的設(shè)計框框和思路，雖然更換了原控制芯片,，遺憾的是新的芯片功能卻沒有*用上,。
該機型在華東地區(qū)，僅有少數(shù)企業(yè)在生產(chǎn),，如果再進一步改進,，將功率元件改換為IGBT，可以擴大整機容量,，設(shè)法去掉缸內(nèi)周期性的響聲,，用好新的PWM控制芯片的全部功能，如慢啟動功能和脈寬調(diào)制功能,，這就很方便的實現(xiàn)“一鍵操作”(只設(shè)一只電源開關(guān)),，不失為一種好的機型。
D,、IGBT做為功率元件用在超聲波發(fā)生器上已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用,，但從部分產(chǎn)品來看，仍沒有跳出傳統(tǒng)的設(shè)計思路和方法,，比如說,，單單兩個推動組件，如：EXB840/841,，是矩形扁片形封裝的厚膜集成電路,，其體積和電路及其成本已占了相當(dāng)大的比重，要知道單臺超聲發(fā)生器的功率要求足不可能很大的,。當(dāng)然用IGBT作高頻功率元件,，由于它的耐壓高、容量大,、輸入阻抗高,、壓降小，當(dāng)屬shou選,，這也是個,。
F、IGBT恒功率超聲波清洗機：
這是以目前流行的新一代電力電子元件——IGBT(絕緣柵雙極型大功率晶體管一模塊)為高頻功率器件,、軍用級集成控制芯片(PWM而非CPU)和具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新電路,、配以高效換能器組合而成，采用模塊化設(shè)計，積木式安裝工藝的新一代超聲波清洗機,。
該機具有三個顯著的特點：1：恒功率輸出,。所謂“恒功率”就是說在清洗缸中，不同高度的水位和不同大小的工件進行清洗,，其清洗效率不變,。(反映出輸出功率不變)從而具有穩(wěn)定、高效,、長壽等特點,。
要達到恒功率輸出，辦法是采用頻率自動跟蹤電路來實現(xiàn),，有關(guān)雜志的論壇近也就此作了論述和分析,，并介紹了多種頻率跟蹤電路，遺憾的是大多理論上講得通,，在工藝上卻難以實現(xiàn),。所以說頻率跟蹤電路要實用、簡潔,、低成本。否則不可能形成工業(yè)化的產(chǎn)品,。
2：該機的第二個特點足能做成<99℃的加溫機型,，這在行業(yè)中也是不小的突破。
3：工藝性的簡潔,，是該機的第三個特點,。三個部件，就組成了可以適應(yīng)各種不同頻率和功率的超聲功率發(fā)生器,，簡潔就意味著可靠,、造價低和使用維護的方便。
一個好的超聲功率發(fā)生器同樣要一個好的換能器(清洗缸)與之相匹配,，否則也難以達到預(yù)期的效果,。換能器(超聲波振子)在超聲波清洗機中扮演著一個非常重要的角色，是個很關(guān)鍵的執(zhí)行元件機構(gòu),。在目前一般中小型生產(chǎn)超聲波清洗機的企業(yè)中,，換能器都是外購成品，不大注意其質(zhì)量,，或是無設(shè)備能力測試其主要的技術(shù)參數(shù),，比如阻抗的大小，頻率的一致性等等,，心中無數(shù),，買來上機就用，這就給整機的效率、壽命埋下質(zhì)量的隱患,。進一步說,，即使檢測，也是小功率的一般工藝性的檢測,，很難反映出真正在實際工作中的技術(shù)參數(shù),。
在此，根據(jù)我們多年來生產(chǎn)換能器的經(jīng)驗和教訓(xùn),，總結(jié)了一套生產(chǎn)換能器的完整工藝,，再加上自己研發(fā)的大功率換能器測試儀，模擬檢測出換能器在實際工作中的真實技術(shù)參數(shù),，如阻抗均控制在20Ω以下,，頻率的一致性保持在90%以上，從源頭上了產(chǎn)品的質(zhì)量,。
根據(jù)以往的經(jīng)驗教訓(xùn),，壓電陶瓷換能器在工作中晶片極易發(fā)生破裂、極片易斷,、接線易脫焊的機理類型(這些都是行業(yè)中一直存在的通病),，究其發(fā)生上述故障的原因，除了換能器的本身質(zhì)量外,，主要因為功率發(fā)生器沒有能很好跟蹤換能器在工作中由于受水位,、溫度、工件大小的變化而影響其頻率的變化,，二者之間處于失諧狀態(tài)的結(jié)果,。在這點上頻率的自動跟蹤顯得尤為重要。另一個不被人們所忽視的原因,，則是缸內(nèi)多個換能器在工作時產(chǎn)生的各不相同頻率的反峰電壓,，沒有被有效抑制所產(chǎn)生的后果。
另外超聲波發(fā)生器輸出給換能器的高頻電壓高低也是個重要參數(shù),，但是不能認為“不同電路的超聲波發(fā)生器,，其輸出電路、電壓的不同足導(dǎo)致傳播效率的重要原因”“輸出電壓低,，發(fā)生器消耗的電能就大,，同時振子還容易發(fā)熱，產(chǎn)生的感應(yīng)電場強,，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整電路,，增大輸出給振子的電壓可能會取得很好的效果”。
我們認為這種提法有待商榷,、探討,，發(fā)生器輸出給換能器的電壓高低足影響效率的一個重要原因,，但它不是個固定不變的參數(shù)，要根據(jù)換能器頻率的高低和換能器的多少(功率)作相應(yīng)調(diào)整,，換能器頻率高則電壓相應(yīng)要低,，而換能器頻率低，同樣電壓應(yīng)相應(yīng)提高,。此外,，振子發(fā)熱的主要因素一是發(fā)生器的頻率和振子的實際諧振頻率處于失諧狀態(tài)，二是發(fā)生器的輸出阻抗和負載振子的整體阻抗不相匹配,。如果滿足了上述兩個條件,，就是說頻率既不失諧，阻抗又相匹配,，那才是效率,，溫升低的狀態(tài)。如果單純增大輸出電壓倒有可能增大了功耗而引起振子發(fā)熱,。
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