Как работает ультразвуковой излучатель

Ультразвуковые излучатели можно разделить на три большие группы:

• - электродинамические;
• - магнитострикционные;
• - пьезоэлектрические.

 

В зависимости от типа излучателя зависит принцип его работы. Итогом работы всех видов излучателей в ситуации их применения в жидких средах с целью очистки изделий или химического травления является процесс создания кавитации в жидкости. Использование кавитационных процессов в жидких средах позволяет производить очистку изделий от различных загрязнений. КПД процесса значительно выше, чем при других видах очистки.

Типы ультразвуковых излучателей

За всю историю производства ультразвуковых технологий существовало всего 3 типа излучателей:

1. 1. Электродинамический.
2. 2. Магнитострикционный.
3. 3. Пьезокерамический.

Все излучатели из списка выше применялись на практике. В современном очистительном УЗ оборудовании применяют магнитострикционные и пьезокерамические излучатели. Стоит отметить, что магнитострикционные излучатели из-за низкого КПД практически не используются.

Принцип работы ультразвукового излучателя

Основной принцип работы ультразвукового излучателя:

1. 1. Ультразвуковой генератор создает импульсы высокой частоты и напряжения.
2. 2. Импульсы от генератора попадают на ультразвуковой излучатель.
3. 3. Ультразвуковой излучатель совершает колебания с частотой генератора.
4. 4. Во время колебаний появляется кавитация.
5. 5. Кавитация выполняет очистку изделий.

Как работает электродинамический ультразвуковой излучатель

 

Электродинамические излучатели в процессе своей работы используют принцип взаимодействии электрического тока, который проходит по проводнику, с некоторым внешним магнитным полем. К конструкции катушки жестко прикреплена мембрана, которая колеблется с частотой изменения магнитного ноля катушки. При создании мембраны обязательно учитывают габариты, вес и упругость мембраны. Эти параметры выбирают так, чтобы частота собственных колебаний обязательно совпадала с частотой изменения магнитного поля катушки. Данная группа излучателей имеет малое распространение, поскольку их КПД значительно уступает пьезоэлектрическим и магнитострикционным излучателям.

Как работает пьезоэлектрический ультразвуковой излучатель

 

Группа пьезоэлектрических излучателей занимает бесспорное лидерство на мировом рынке. Это связано с высоким КПД преобразования. В хороших излучателях с применением качественных ультразвуковых генераторов КПД преобразования может достигать 85-95%. Принцип работы данных излучателей основан на пьезо эффекте. Что это такое? Это процесс изменения размеров некоторых кристаллов материала под действием приложенного электрического поля. К данному явлению применяют термин обратного пьезоэлектрического эффекта. Применяя данное свойство в процессе производства излучателей можно получить сложные конструкционные формы такие как:

• - плоские;
• - цилиндрические;
• - сферические.

Основной недостаток данных излучателей – снижение КПД при нагреве. Скомпенсировать данную особенность можно только с использованием профессионального ультразвукового генератора. Прочитать о том как выбрать генератор можно здесь.

Как работает магнитострикционный ультразвуковой излучатель

 

Работа таких излучателей основана на изменении размеров твердых тел в переменном магнитном поле. Например, применение железа, никеля, кобальта и их сплавов. При подаче переменного магнитного поля на пластины из этих материалов будет происходить изменение их габаритов в пространстве с частотой в 2 раза выше частоты самого поля. Конструктивно они состоят из двух частей:

• - вибратора;
• - акустического трансформатора.

КПД данных ультразвуковых преобразователей ниже чем у пьезокерамики и составляет около 45-65%. Вторым недостатком является сложность конструкции генераторов, его увеличенная электрическая мощность и большие потери преобразования.