ЗВУКОВЫЕ И УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ
Звуковые и Ультразвуковые преобразователи являются электро-механическими или электро-акустическими преобразователями. Они трансформируют электрическую энергию в вибрацию, которая применяется для генерации механических и акустических колебаний или даже тепловой энергии. Звуковые преобразователи работают на звуковых частотах, в то время как ультразвуковые работают на частоте 20 кГц или выше. Преобразователи часто могут работать и в обратных режимах: в качестве датчиков и в качестве генераторов осуществляющих механическо-электрическое преобразование. В этом разделе описаны только излучающие режимы. Преобразование в таких трансдъюсерах обычно основывается на пьезоэлектрических, магнитностриционых или магнитных силах.
Наиболее традиционный подход в применении этих сил состоит в возбуждении механического резонанса. При том же напряжении возбуждения, вибрация при резонансе – это низкочастотная вибрация умноженная на добротность упругой системы при резонансе. Такой метод позволяет достичь хорошей эффективности и уменьшить напряжение возбуждения. Альтернативный путь состоит в генерации вынужденных колебания. Вынужденные механические колебания ведут к большой полосе частот и намного менее чувствительны к изменению нагрузки.
Обычные ультразвуковые преобразователи являются резонансными структурами. Ультразвуковые колебания широко используются в технике, технологии, медицине и т.п. Ультразвук, применяемый во многих технологиях, характеризуется низкой частотой и высокой мощностью. Схема возбуждения механических колебаний в типичных технологических установках состоит из Генератора, Преобразователя, Бустера и Сонотрода. Генератор преобразует электрические колебания стандартной частоты в высокочастотные (20 - 60 кГц). Преобразователь, содержащий пьезоактивные компоненты, преобразует эти электрические колебания в механические. Бустер и сонотрод являются пассивными резонансными элементами системы и служат для передачи волновой энергии от преобразователя к объекту технологии. Одновременно они выполняют функции усиления амплитуды колебаний и согласования подсистемы генератор - преобразователь с нагрузкой.
Они используются для ультразвуковой сварки, фрезеровки, процесса очистки, ультразвукового распыления, повышение эффективности процесса сверления под действием ультразвука на инструмент, гомогенизации, очистки фильтров… CEDRAT TECHNOLOGIES может предложить решение на основе стандартных преобразователей. Как будет показано далее, доработка обычно требуется для адаптации сонотрода к нагрузке.
Новый подход состоит в применении новых активных материалов таких как многослойная пьезо керамика (MLA) или Материалы с Гигантской Магнитострикцией (Giant Magnetostrictive Materials -GMM). Они применяются для построения низкочастотных резонансных преобразователей. Произведенные на основе преднагруженной пьезокерамики MLA, пьезоактуаторы PPA и APA® производства CEDRAT TECHNOLOGIES являются походящими источниками для сверх компактных резонансных преобразователей, так как они обеспечивают очень большое динамическое расширение (более чем 1%) при напряжении менее 10 В, как в приборе Water Tracker описанном далее. В дополнение, PPA и APA® обеспечивают большое растяжение за пределами резонанса, что позволяет использовать их для вынужденных механических колебаний, например в трибометрах, пьезо шейкерах или в различных процессах с сопутсвующей вибрацией ( резка стекла / металла / композитов, сверление, ...).
В конечном счете, магнитные актуаторы могут рассматриваться для низкочастотных звуковых излучателей: магнитные актуаторы MICA производства CEDRAT TECHNOLOGIES являются интересной альтернативой звуковым катушкам с большей плотностью силы и с меньшим в 10 раз нагревом. Материалы с Гигантской Магнитострикцией являются альтернативой пьезо технологии в низкочастотных высокомощных преобразователях (сонар).
Ниже приведены несколько примеров. Более детальная информация приведена в Публикациях, посвященных звуковым и ультразвуковым преобразователям.
Европейский проект CHAMELEON адаптивных обрабатывающих инструментов | |||||
Описание: | Цель проекта CHAMELEON FP7 состоит в разработке Адаптивного под Производство Обрабатывающего Инструмента. Основная идея состоит в дооборудовании обрабатывающего инструмента широким спектром активных устройств с элементами искусственного интеллекта, позволяющими изменить общую конфигурацию и характеристики. | ||||
Области применения: | Адаптивные механические инструменты ; управление вибрацией ; повышение эффективности обработки под воздействием ультразвука ; сверление ; фрезерование | ||||
Статус: |
Концепция |