Jaká je uniformita amplitudy převodníku?
Představit
Jednotnost amplitudy (obvykle jen „uniformita“) je měřítkem změny amplitudy na daném povrchu.
Potřebujete sjednocenou páku amplitudy
Například v ultrazvukovém plastovém svařovacím aplikaci jsou spojeny dva rovnoměrně silné a velmi flexibilní proužky. Aby bylo možné jednotně svařit podél kloubu, musí být do každého bodu podél svařovaného kloubu dodáno stejné množství ultrazvukové energie. Protože přenos energie je funkcí amplitudy amplitudy amplitudové tyče, stejný přenos energie vyžaduje stejnou amplitudu amplitudové tyče v každé poloze, kde amplitudová tyč kontaktuje proužku. Pokud je amplituda povrchu amplitudové tyče nerovnoměrná, některé části kloubu mohou mít nedostatečné svary, zatímco jiné mohou mít nadměrné svary. Proto je uniformita amplitudy na povrchu amplitudové páky důležitou úvahou při navrhování amplitudové páky. (Poznámka: V současné době bude tato diskuse omezena na uniformitu povrchu rohu. Amplitudová uniformita povrchu šroubu je však také důležitá a bude diskutována později.)
Přesné požadavky na uniformitu budou záviset na aplikaci. Tuhé plasty mohou do jisté míry tolerovat nerovnoměrné amplitudové tyče. Je to proto, že tvrdý plast může přenášet ultrazvukovou energii do sousedních oblastí kloubů, což má za následek rovnoměrnější rozdělení energie podél kloubů. Kromě toho přísné plasty umožňují spojení (ředitelé energie), někdy kompenzují nedostatečnou uniformitu amplitudové tyče. Konečně mnoho plastových svařovacích aplikací vyžaduje pouze určitou průměrnou sílu svařování, což umožňuje některé nadměrné svařování a pod svařováním podél kloubu.
Pokud je vyžadována vysoká jednotnost:
1. Uzavřeno. Vzduchotěsné těsnění vyžaduje dostatečnou sílu vazby podél celého okraje. Sjednocený roh zvyšuje pravděpodobnost úspěchu.
2. Aplikace tenkého filmu. Při svařování tenkých filmů (například syntetických vláken) je film příliš flexibilní na to, aby přenesl ultrazvukovou energii do sousedních oblastí. Tento film nelze navíc navrhnout ve spolupráci s energetickým ředitelem. Proto plná odpovědnost za správné svařování spočívá na svařovací hlavě (za předpokladu, že příslušenství bylo správně navrženo).
3. Kompozitní amplitudová páka. Kompozitní amplitudová tyč je složena z amplitudové tyče matky připojené k špičaté amplitudové tyči. Pokud páka matky amplitudy nemá rovnoměrnou amplitudu povrchu, páka amplitudy špičky se ohýbá. To může vést k selhání únavy amplitudové tyče špičky, problémy s připojením špičky a amplitudové tyče matky, ohybové poruchy převodníku, problémům s falešnou rezonancí a špatnému svařování.
4. Konektor s vysokou amplitudou. Když kloub pracuje na vysoké amplitudě, může se zhoršit kvůli mikro pohybům na kontaktním rozhraní. To povede k tvorbě tepla a vyšší ztráty energie; Pokud je problém závažný, klouby se mohou uvíznout. Pokud má kloub vysokou amplitudu a uniformita amplitudové páky na kloubu je špatná, bude tento problém ještě horší.
Důvody nerovnosti
Nerovnoměrná amplituda je způsobena Poissonovou vazbou, takže když rezonátor vibruje podélně, bude „dýchat“ laterálně. Toto dýchání však není rovnoměrné podél délky rezonátoru - tj. Množství dýchání je nejvyšší v bodě nejvyššího napětí (napětí). Proto u neformovaných rezonátorů bude dýchání nejvyšší v uzlech a nejnižší (téměř nula) na výstupu a vstupních površích. Toto nerovnoměrné dýchací distribuce vede k nerovnoměrné amplitudě obličeje. Tento efekt je znázorněn na následujícím obrázku.
Dýchací objem závisí na třech faktorech
1. Poissonův poměr. Materiály s vysokým Poissonovým poměrem více dýchají, což má za následek sníženou amplitudovou uniformitu.
2. Vlnová délka jemné linie. Materiály s krátkými vlnovými délkami (nízké rychlosti vln) mají větší napětí při dané amplitudě, což má za následek větší dýchání.
3. Horizontální rozměry. Rezonátor s větší šířkou, tloušťkou nebo průměrem dýchá více než jeho tenčí rezonátor.
První faktor závisí pouze na materiálu. Druhý faktor závisí na materiálu (vlnová rychlost) a frekvenci. Třetí faktor závisí na designu rezonátoru. Štíhlý tvar rezonátoru lze definovat kombinací druhé a třetí faktory.
U neformovaných rezonátorů je průměr boční dimenze. Proto, když je průměr rezonátoru rovný polovině vlnové délky tenké linie, štíhlá délka je 1. 0.
Vlnová délka je nepřímo úměrná frekvenci. Proto, pokud boční rozměry rezonátoru zůstanou nezměněny, může se rezonátor zdát tenký při 20 kHz, ale může se zdát „robustní“ při 40 kHz. (Neexistuje žádná specifická štíhlá hodnota, kterou by bylo možné zvážit robustní rezonátor.)
Proto za účelem snížení dýchání a zlepšení uniformity --
1. Rezonátor by měl být štíhlý (dlouhá vlnová délka a malá boční dimenze).
2. rezonátorový materiál by měl mít nízký Poissonův poměr.
Následující tabulka a graf ukazují účinky 20 kHz neformovaného Ø 125 mm rohu vyrobeného z typických akustických materiálů (hliník, titan a ocel) a dvou docela extrémních materiálů (hliník berylium kompozitní a mosaz).
Tabulka Poznámka:
1. Amplitudová páka je neformovaná a nemá šrouby.
2. Následující tabulka poskytuje některé další informace z předchozí tabulky. Vezměte prosím na vědomí, že vlastnosti univerzálního materiálu se používají pro hliník, titan a ocel.
3.. Výpočet rychlosti vln je jemné linky
4. daná délka ladění je použitelná pouze pro 20 kHz netvořený roh 125 mm.
5. Maximální radiální amplituda se vyskytuje v uzlu. Jeho hodnota souvisí s axiální amplitudou ve středu povrchu amplitudové tyče.
