Ultrasoon transducertype: vergelijking van magnetostrictieve en piëzo-elektrische transducer
Er zijn twee soorten transducers om de geluidsgolven te genereren die nodig zijn voor het proces: piëzo-elektrisch en magnetostrictief. Hoewel hun functies voldoende zijn om het een plaats op de markt te maken, heeft elk type ultrasone transducer zijn eigen kenmerken, waardoor het meer geschikt is voor specifieke taken. Om ze te vergelijken, is het noodzakelijk om te bestuderen hoe ze werken en hun respectieve kenmerken.
1. Werkingsprincipe
Piëzo-elektrische technologie maakt gebruik van een kristal met speciale elektrische eigenschappen gemaakt van lood zirkonaat titanaat. In de transducer heeft dit kristalmateriaal twee draden bevestigd aan tegenovergestelde vlakken. Vervolgens worden het kristal en de bedrading in de behuizing tussen de twee metalen platen gemonteerd. Wanneer stroom door de bedrading stroomt en het kristal binnenkomt, verandert het kristal snel van vorm en zet het uit. Wanneer de stroom wordt beëindigd, keert het kristal terug naar zijn oorspronkelijke vorm. De ultrasone transducer met behulp van deze technologie circuleert snel de stroom door het kristal met een ingestelde frequentie, waardoor een resonantie-effect wordt gegenereerd.
Het werkingsprincipe van een magnetostrictieve ultrasone transducer is dat ijzerrijke metalen uitzetten en samentrekken wanneer ze worden blootgesteld aan een magnetisch veld. Om van dit gedrag te profiteren, zijn ijzerrijke metalen kernen gewikkeld in koperdraden. Het onderdeel bevindt zich vervolgens in een tank. Wanneer de stroom door de koperdraad gaat, zet de metalen kern uit en verlengt deze. Net als een piëzo-elektrische transducer produceert een stroom met een ingestelde frequentie een resonantie-effect.
2. Een vaste weg
Een lijm wordt gebruikt om de piëzo-elektrische ultrasone transducer te binden aan de behuizing van de ultrasone reiniger. Toen piëzo-elektrische technologie voor het eerst werd geïntroduceerd, veroorzaakte dit problemen omdat de lijm zou verzwakken en uiteindelijk zou falen. Door de ontwikkeling van engineering technologie die gebruikt kan worden in de vliegtuigindustrie bestaat deze beperking niet meer. Ondanks herhaald gebruik maken moderne lijmen het nog steeds niet mogelijk om de transducer te bevestigen.
De behuizing van de magnetostrictive transducer wordt direct gelast aan de tank van de ultrasone reiniger, waardoor een stevige, nauwelijks breekbare binding ontstaat.
3. Ultrasone transducer frequentie
De ideale staat van ultrasone reiniging is om te werken met een frequentie van 40kHz-70kHz, maar het proces kan nog steeds worden uitgevoerd in een breed bereik van 25kHz-170kHz.
Magnetostrictive ultrasone transducers kunnen alleen werken op frequenties tot 30kHz, wat betekent dat hun toepasselijke toepassingen sterk beperkt zijn. In dit geval is het beste gebruik van het magnetostrictive transducer ultrasone reinigingssysteem voor grote machines met verontreinigingen die moeilijk te verwijderen zijn. Het proces mag ook geen grondige reiniging van de machines vereisen. Een voorbeeld van deze toepassing kan worden gebruikt op de galvaniseerverwerkingslijn.
Aan de andere kant kan de piëzo-elektrische ultrasone transducer werken in het hele bereik van 25 kHz tot 170 kHz, waardoor het gebruik ervan zeer divers is.
4. Energieverbruik
Magnetostrictive ultrasone transducers moeten elektrische energie omzetten in magnetische energie en deze vervolgens gebruiken om mechanische energie op te wekken. Het hele proces zal veel verspilde energie genereren, die meestal wordt verspild in de vorm van warmte-energie.
De piëzo-elektrische ultrasone transducer kan laagspanningsstroom in één stap omzetten in mechanische energie, waardoor deze zeer efficiënt is. Daarom kan de piëzo-elektrische transducer meer werk uitvoeren terwijl hij dezelfde hoeveelheid elektrische energie verbruikt.
5. Inherent ultrasoon transducergeluidsniveau
Wanneer harmonische frequenties worden gegenereerd, worden subharmonische frequenties meestal geproduceerd als natuurlijke producten. De bedrijfsfrequentie van de meeste piëzo-elektrische transducers is 40kHz of hoger, wat betekent dat de eerste subharmonische gegenereerde 20kHz is, wat buiten het bereik van het normale menselijk gehoor ligt.
Magnetostrictive ultrasone transducers werken meestal op een frequentie van 30kHz of lager, waardoor hoorbare subharmonische frequenties worden produceert. Deze frequenties klinken hetzelfde als het gezoem van hoogspanningselektriciteit of transformatoren die van dichtbij worden gehoord. Wanneer meerdere magnetostrictive transducers in dezelfde ultrasone reinigingstank zijn geïnstalleerd, vereist het geluidsniveau het gebruik van beschermende hoortoestellen.
6. Verwachte levensduur van ultrasone transducer
Piëzo-elektrische transducers gebruiken eerst kwartskristallen en na verloop van tijd zullen de kwartskristallen uiteindelijk kracht verliezen. Sindsdien hebben ingenieurs halfgeleiderkeramische materialen gemaakt die vooraf kunnen worden gerijpt door middel van een speciaal proces, waardoor de hoeveelheid slijtage na assemblage van de componenten wordt verminderd.
In combinatie met nieuwe kristallijne verbindingen is hun levensduur net zo lang als die van magnetostrictieve transducers, en magnetostrictieve transducers hebben altijd een lange levensduur gehad.
