超声波点焊机：超声波换能器设计
对传统的夹心式电陶瓷超声波换能器设计的优化设计进行了探讨，分析了换能器中金属焊接机厚电极的几何尺寸，电陶瓷元件的位置及其几何尺寸对换能器共振频率，反共振频率和有机电耦合系数之间的影响关系。研究表明，电极的厚度影响换能器的共振频率和有效机电耦合系数，当换能器中厚电极的长度逐渐增大时，超声波点焊机换能器的共振频率>反共振频率及有效机电耦合系数随之减小。因此在实际制作大功率超声换能器时，应选择适当的电极厚度，以便能够充分兼顾换能器的有效机电耦合系数和散热程度。当电陶瓷元件的长度发生变化时，换能器的共振频率>反共振频率和有效机电耦合系数随之变化，电陶瓷元件的长度逐渐增大时$换能器的共振频率单调减少。与此相反的是，换能器的反共振频率却随着压电陶瓷元件长度的增大而增大，并且存在一个极大值。当电陶瓷元件的长度增大时，换能器的有效机电耦合系数随之增大。对应一定的电陶瓷元件长度，超声波点焊机换能器的有效机电耦合系数达到一最大值。随后又逐渐下降，值得指出的是，对应反共振频率最大值时的电陶瓷元件长度不同于对应换能器的有效机电耦合系数达到最大值时的压电陶瓷元件长度。电陶瓷元件的位置影响换能器的共振频率等性能参数，当压电陶瓷元件位于换能器的中心位置时，换能器的共振频率和反共振频率达到最大值。与此同时，超声波换能器设计的有效机电耦合系数也达到最大值，当压电陶瓷元件逐渐远离换能器的中心位置时，其共振频率>反共振频率和有效机电耦合系数随之减少。因此我们可以得出一个重要的结论，即当压电陶瓷元件位于换能器的中心位置时，换能器的振动性能达到佳。
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