Qual è l'uniformità dell'ampiezza del trasduttore?

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L'uniformità dell'ampiezza (di solito solo "uniformità") è una misura della variazione dell'ampiezza su una determinata superficie.

 

Hai bisogno di una leva di ampiezza unificata

 

Ad esempio, in un'applicazione di saldatura in plastica ad ultrasuoni, due strisce uniformemente spesse e molto flessibili vengono saldate insieme. Al fine di saldare uniformemente lungo l'articolazione, una pari quantità di energia ad ultrasuoni deve essere consegnata in ciascun punto lungo l'articolazione saldata. Poiché il trasferimento di energia è una funzione dell'ampiezza dell'ampiezza dell'asta di ampiezza, il trasferimento di energia uguale richiede uguale ampiezza dell'asta di ampiezza in ciascuna posizione in cui l'asta di ampiezza contatta la striscia. Se l'ampiezza della superficie dell'asta di ampiezza è irregolare, alcune parti dell'articolazione possono avere saldature insufficienti, mentre altre possono avere saldature eccessive. Pertanto, l'uniformità dell'ampiezza sulla superficie della leva di ampiezza è una considerazione importante nella progettazione della leva di ampiezza. (Nota: attualmente questa discussione sarà limitata all'uniformità della superficie del corno. Tuttavia, anche l'uniformità di ampiezza della superficie della vite è importante e sarà discussa in seguito.)

I requisiti di uniformità precisa dipenderanno dall'applicazione. La plastica rigida può tollerare le aste di ampiezza irregolari in una certa misura. Questo perché la plastica dura può trasmettere energia ad ultrasuoni alle aree articolari adiacenti, con conseguente distribuzione più uniforme di energia lungo le articolazioni. Inoltre, le materie plastiche rigide consentono collegamenti (direttori di energia), a volte compensando l'uniformità insufficiente dell'asta di ampiezza. Infine, molte applicazioni di saldatura in plastica richiedono solo una determinata resistenza alla saldatura media, consentendo alcune saldatura eccessiva e sotto saldatura lungo l'articolazione.

 

 

Quando è richiesta un'elevata uniformità:

1. Sigillato. Il sigillo ermetico richiede una forza di legame sufficiente lungo l'intera periferia. Il corno unificato aumenta la probabilità di successo.

2. Applicazioni a film sottile. Quando saldano film sottili (come tessuti in fibra sintetica), il film è troppo flessibile per trasmettere energia ad ultrasuoni alle aree adiacenti. Inoltre, questo film non può essere progettato in collaborazione con un direttore energetico. Pertanto, la piena responsabilità per una corretta saldatura sta con la testa di saldatura (supponendo che l'attenitura sia stata progettata correttamente).

3. Leva di ampiezza composita. L'asta di ampiezza composita è composta da un'asta di ampiezza madre collegata a un'asta di ampiezza appuntita. Se la leva di ampiezza madre non ha un'ampiezza di superficie uniforme, la leva di ampiezza della punta si piega. Ciò può portare a un fallimento della fatica dell'asta di ampiezza della punta, problemi di collegamento tra la punta e l'asta di ampiezza madre, la flessione dei guasti del convertitore, i problemi di falsi risonanza e la scarsa saldatura.

4. Connettore ad alta ampiezza. Quando l'articolazione opera ad alta ampiezza, può deteriorarsi a causa di micro movimenti nell'interfaccia di contatto. Ciò comporterà la generazione di calore e la maggiore perdita di potenza; Se il problema è grave, le articolazioni potrebbero rimanere bloccate. Se l'articolazione ha un'ampiezza elevata e l'uniformità della leva di ampiezza sull'articolazione è scarsa, questo problema sarà ancora peggio.

 

Ragioni per l'impresa

L'ampiezza irregolare è causata dall'accoppiamento di Poisson, quindi quando il risonatore vibra longitudinalmente, "respiri" lateralmente. Tuttavia, questo respiro non è uniforme lungo la lunghezza del risonatore, ovvero la quantità di respirazione è più alta nel punto di tensione più alta (stress). Pertanto, per i risonatori non formati, la respirazione sarà più alta sui nodi e più bassa (vicino allo zero) alle superfici di uscita e di input. Questa distribuzione di respirazione irregolare porta a un'ampiezza facciale irregolare. Questo effetto è mostrato nella figura seguente.

 

 

Il volume respiratorio dipende da tre fattori

 

1. Il rapporto di Poisson. I materiali con elevato rapporto di Poisson respirano di più, con conseguente ridotta uniformità di ampiezza.

2. Lunghezza d'onda della linea fine. I materiali con lunghezze d'onda corte (basse velocità d'onda) hanno una maggiore tensione a una data ampiezza, con conseguente maggiore respirazione.

3. Dimensioni orizzontali. Un risonatore con larghezza, spessore o diametro maggiore respira più del suo risonatore più sottile.

Il primo fattore dipende solo dal materiale. Il secondo fattore dipende dal materiale (velocità d'onda) e dalla frequenza. Il terzo fattore dipende dal design del risonatore. La forma sottile di un risonatore può essere definita combinando il secondo e il terzo fattore.

Per i risonatori non formati, la dimensione laterale è il diametro. Pertanto, quando il diametro del risonatore è uguale a metà della lunghezza d'onda della linea sottile, la lunghezza snella è 1. 0.

La lunghezza d'onda è inversamente proporzionale alla frequenza. Pertanto, se le dimensioni laterali del risonatore rimangono invariate, il risonatore può apparire sottile a 20 kHz ma può apparire "robusto" a 40 kHz. (Non esiste un valore snello specifico da considerare un risonatore robusto.)

 

Pertanto, al fine di ridurre la respirazione e migliorare l'uniformità --

 

1. Il risonatore dovrebbe essere snello (lunghezza d'onda lunga e piccola dimensione laterale).

2. Il materiale di risonatore dovrebbe avere un basso rapporto di Poisson.

La tabella e il grafico seguenti mostrano gli effetti di un corno Ø 125 mm non formato da 20 kHz realizzato con materiali acustici tipici (alluminio, titanio e acciaio) e due materiali piuttosto estremi (composito di berillio in alluminio e ottone).

 

Tabella Nota:

 

1. La leva di ampiezza non è formata e non ha viti.

2. La tabella seguente fornisce alcune informazioni aggiuntive dalla tabella precedente. Si prega di notare che le proprietà del materiale universale sono utilizzate per alluminio, titanio e acciaio.

 

3. Il calcolo della velocità dell'onda di linea fine è

4. La lunghezza di sintonizzazione data è applicabile solo al corno Ø 125 mm non a forma di 20 kHz.

5. L'ampiezza radiale massima si verifica sul nodo. Il suo valore è correlato all'ampiezza assiale al centro della superficie dell'asta di ampiezza.