超声波焊接机的换能器参数测试

1、从纯电学角度：它就是个电容，用电阻表量，不通；用电容表量有几百几千PF的容值；

2、从纯机械角度：它是个能谐振的弹性东西，振动在它内部有特殊的模式，象二胡的琴弦，但比它要复杂一点，在不同频率下表现出串联谐振和并联谐振特性；

3、从电声学角度：它是个转换器，加电压产生体积变化，限制它体积变化，就对限制它的物体产生力；加力在上就产生电压。

　　这种转换就象我们电源中用的变压器，描述变压器转换的参数是匝变比n，输入Vp输出Vs，则转换用Vp=-nVs表示，变压器两侧的参数都是电压V。

　　而描述换能器转换的参数是电声转换系数（电声比）Φ，电端参数电流I，声端(或叫机端)参数是声速v，转换用I= -Φv表示。

　　因为电学网络分析的理论较成熟，所以把力学向电学靠拢，就是说用电学的描述方式（如V、I、R、L、C等）来描述力学的规律。

　　在等效图的机端，力F相当于电学的电压V，声速v相当于电学的电流I，力阻抗Zm相当于电阻R。

　　于是在机端一侧，欧姆定律的力学形式为：F= v·Zm；机端侧的Lm、Cm等只做分析和理解用，是虚拟参数，难以实测，但可以通过其它参数的测量推算出来，如果用的到的话。

　　对物体施力物体就有状态变化的趋势，阻值形态变化的因素就是力阻Zm产生的原因，如损耗、变为动能、弹性势能等其它能量，于是

　　Zm = Rm + j·Xm = Rm + j·（ωM -K/ω）

　　可以这样理解：损耗因素Rm将能量转化为换能器以外的其它能量如热损，这种能量转换是不可逆的；

　　Xm可以理解为象LC等电元件那样存储能量的因素，包括转变为机械动能的ωM 项、产生弹性形变后变成弹性势能的K/ω项，储能这两项只是暂时存储能量，什么时候回收、什么时候它们之间相互转换，不同形、材的换能器就有不同的表现。

　　对于换能器压电器件的分析和等效，我想应该有三种状态：

　　１、自由状态：不夹紧的状态，分析压电片时；

　　２、夹紧状态：即做成换能器后但不施加负载时；

　　３、使用状态：实际使用情况，换能器置放于使用介质中，了解这一状态是我们设计电源 需要。

　从等效电路看，换能器和晶振滤波器等元件的电特性相似，应该有两个谐振频率，LCR串联谐振频率和LC0并联谐振频率。

　如果换能器使用中(业内)通说的谐振频率只是指串联谐振频率(阻抗 小状态)，而忽略那个并联谐振频率，那么，是不是可以这样理解：要有效地完成电声转换，工作频率应该是串联谐振频率，只有在这个频率下L和C的电抗相互抵消，能量才能 大效率地传输到R上；而静电容C0通过电路中的匹配电感Lz进行中和，使开关管输出的电压和电流相位尽可能保持一致，从而满足电路输出能量传输的高效率。

超声波焊接机的换能器参数是分三种:

1.压电陶瓷片参数(可由生产厂商提供)

2.小信号测量换能器(书上有介绍方法,目的为匹配和检查换能器的质量)

3.大功率测量(实际产品,现很少有做测量的有效方法)

换能器测量时包括的参数:

F:谐振频率(既阻抗 小时的状态)

FS:反谐振频率(阻抗 大时的状态)

F1-F2:带宽

R:动态电阻(阻抗)

C0:静电容(电容表就可测得)

C1:动态电容(匹配参数)

L1:动态电感(匹配参数)

以上数据可以通过阻抗分析仪/HP4139可以测得

关键的是动态的参数