超聲波點焊機：超聲波換能器設計
對傳統(tǒng)的夾心式電陶瓷超聲波換能器設計的優(yōu)化設計進行了探討，分析了換能器中金屬焊接機厚電極的幾何尺寸，電陶瓷元件的位置及其幾何尺寸對換能器共振頻率，反共振頻率和有機電耦合系數(shù)之間的影響關系。研究表明，電極的厚度影響換能器的共振頻率和有效機電耦合系數(shù)，當換能器中厚電極的長度逐漸增大時，超聲波點焊機換能器的共振頻率>反共振頻率及有效機電耦合系數(shù)隨之減小。因此在實際制作大功率超聲換能器時，應選擇適當?shù)碾姌O厚度，以便能夠充分兼顧換能器的有效機電耦合系數(shù)和散熱程度。當電陶瓷元件的長度發(fā)生變化時，換能器的共振頻率>反共振頻率和有效機電耦合系數(shù)隨之變化，電陶瓷元件的長度逐漸增大時$換能器的共振頻率單調(diào)減少。與此相反的是，換能器的反共振頻率卻隨著壓電陶瓷元件長度的增大而增大，并且存在一個極大值。當電陶瓷元件的長度增大時，換能器的有效機電耦合系數(shù)隨之增大。對應一定的電陶瓷元件長度，超聲波點焊機換能器的有效機電耦合系數(shù)達到一最大值。隨后又逐漸下降，值得指出的是，對應反共振頻率最大值時的電陶瓷元件長度不同于對應換能器的有效機電耦合系數(shù)達到最大值時的壓電陶瓷元件長度。電陶瓷元件的位置影響換能器的共振頻率等性能參數(shù)，當壓電陶瓷元件位于換能器的中心位置時，換能器的共振頻率和反共振頻率達到最大值。與此同時，超聲波換能器設計的有效機電耦合系數(shù)也達到最大值，當壓電陶瓷元件逐漸遠離換能器的中心位置時，其共振頻率>反共振頻率和有效機電耦合系數(shù)隨之減少。因此我們可以得出一個重要的結論，即當壓電陶瓷元件位于換能器的中心位置時，換能器的振動性能達到佳。
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