Модернизированные звуковые и ультразвуковые генераторы
Модернизированные 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.

 

SONO“R”US : Станок для Литья Микро деталей на основе Ультразвукового возбуждения
Описание: Цель проекта SONO“R”US  состоит в том, чтобы повторно оценить некоторые ключевые характеристики прототипа, разработанного в рамках проекта Sonoplast. Результатом будет серийная машина для литья микродеталий из полимеров, обеспечивающая гибкое, надежное и недорогое решения для производства функциональных деталей со сложной формой поверхности.
Области применения: Ультразвуковой преобразователь, Пьезоэлектрик, Магнитострикция; Литье под давлением микро деталей, полимеры, Европейский проект FP7
Статус:

Концепция

  

SONO : Пилотная линия антибактериального медицинского текстиля на основе ультразвуковой химической обработки
Описание: Цель проекта SONO состоит в разработке антибактериального и противогрибкового текстиля с помощью запатентованного процесса сонохимической обработки. CEDRAT TECHNOLOGIES будет разрабатывать мехатронное оборудование для этой пилотной линии, включая преобразователи.
Области применения: Ультразвуковой преобразователь; Пьезоэлектрик ; Магнитострикция ; Сонохимический реактор; медицинский текстиль
Статус: Прототип

  

 Модульный Ультразвуковой Преобразователь (Modular Ultrasonic Transducer – MUST)
Описание: Модульный Ультразвуковой Преобразователь (Modular Ultrasonic Transducer – MUST) разработанный компанией CEDRAT TECHNOLOGIES в рамках проекта SONO совершенствует потенциал классического цилиндрического преобразователя.  Основные преимуществаs: Сонотрод длиной до 5 метров – Большая поверхность кавитации – Улучшение однородности обработки – Лучшая эффективность электро-звукового преобразования.
Области применения: Ультразвуковой преобразователь; Пьезоэлектрик; Магнитострикция; Сонохимический реактор;  медицинская ткань
Статус: Прототип

  

Проект AVIBUS: Сверление с помощью Пьезоэлектрических Актуаторов
Описание: Задача компании CEDRAT TECHNOLOGIES в проекте AVIBUS (Механическая обработка с помощью Пьезоэлектрических Актуаторов) состоит в разработке вибрирующих, активных, автоматически адаптивных держателей инструмента для сверления различных материалов.
Области применения: Механическая обработка, разрезание, сверление, фрезерование; повышение качества и скорости процесса
Статус: Концепция

    

Повышение эффективности механической обработки и производственного процесса под воздействием звука и ультразвука
Описание: При механической обработке, разрезании или сверлении, вибрации снижают коэффициент трения между поверхностями при относительном движении. Пьезо актуаторы или преобразователи, работающие в режимах силового и ультразвукового резонанса могут улучшить качество и скорость процесса.
Области применения: Механическая обработка, разрезание, сверление, фрезерование; повышение качества и скорости процесса
Статус: Прототип

  

Ультразвуковые Преобразователи Моделирование, Разработка и Производство прототипа
Описание: Стандартные решения не могут непосредственно использоваться для приложений, требующих высокую ультразвуковую мощность. Важно разработать соответствующий сонотрод для насройки преобразователя и нагрузки. ATILA FEM может помочь в такой разработке для производства рабочих преобразователей.
Области применения: Сварка, разрезание, гомогенизация, приготовление эмульсий, ультразвуковая чистка, генерация аэрозолей
Статус: Прототип

  

 Water Tracker низкочастотный звуковой излучатель с большой зоной действия
Описание: Применяя звуковые волны, WATER TRACKER отслеживает и локализует городские водопроводные системы. Излучатель WATER TRACKER представляет из себя преобразователь на основе APA®, работающий на низкой частоте с вибрациями высокой амплитуды для излучения звука с большой дальностью действия.
Области применения: Излучение звука, Высоко мощный звуковой преобразователь, звуковая локализация
Статус: Стандартное изделие

  

Европейский проект SONOPLAST для повышения эффективности при производстве миниатюрных деталей
Описание: Цель проекта Sonoplast FP7 состоит в разработке инновационного процесса с применением ультразвука для производства из полимеров  высокоточных миниатюрных деталей весом менее 10 г. Компания CEDRAT TECHNOLOGIES является ответственной за ультразвуковой модуль в этом проекте. 
Области применения: Литье микро деталей, литьевая машина, полимеры, микродетали, Европейский проект FP7
Статус: Прототип

  

 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