超聲波換能器是一類能量轉(zhuǎn)換器件，它的功效是把輸入的電功率轉(zhuǎn)換成機械功率（即超聲波）再傳遞出來，而其本身耗費非常少一部分功率（小于10%）。因此，采用超聲波換能器首要考慮的問題也是和輸入輸出端的匹配，然后是機械安裝和裝配尺寸。

超聲波換能器分類：

1、柱型

2、倒喇叭型

3、鋼后蓋型

4、正中間夾鋁片型

一般用于超聲波塑料焊接機、超聲波切割刀、超聲波金屬焊接機，超聲波清洗機，超聲波聲化學設備等。

超聲波換能器在適宜的電場激勵下能出現(xiàn)周期性的振動，其振幅通常10μm上下，這樣子的振幅要立即實現(xiàn)焊接和加工工序還遠遠不夠。連接根據(jù)合理設計的變幅桿后，超聲波的振幅能夠在非常大的范疇以內(nèi)變化，只需材料強度充足，振幅能夠超出100μm。

因加工方式不相同，換能器的工作狀態(tài)大致可以分為連續(xù)工作（如花邊機，cd機，清洗機，拉鏈機）和脈沖運行（如塑料焊機），不一樣的工作狀態(tài)對換能器要求的是不同類型的。通常情況下，連續(xù)式運行基本沒有間斷時長，但工作電壓不大，脈沖工作就是間歇的，有間斷，但瞬間電流很大。均值來講，兩種狀態(tài)的功率都是非常大的。

采用超聲波換能器首要考慮的問題也是和輸入輸出端的匹配，然后是機械安裝和裝配尺寸。換能器的頻率相對來說很直觀。該頻率是指通過頻率（函數(shù)）發(fā)生器，毫伏表，示波器等通過傳輸線路法測得的頻率，或者用網(wǎng)絡阻抗分析儀等類似儀表測得的頻率。通常統(tǒng)稱小信號頻率。和它相匹配是上機頻率，即客戶將換能器根據(jù)電纜連到機箱上，通電后空載或者有載時測得的具體工作頻率。因客戶匹配電路不盡相同，相同的換能器在各自的驅(qū)動電源（電箱）所表現(xiàn)出來的頻率是不一樣的，如此一來的頻率不能成為交流討論的重要依據(jù)。

讓換能器和驅(qū)動電源、模具保持良好配合以產(chǎn)生一臺一個完整的超聲波設備能夠稱之為匹配。鑒于匹配對整機性能的影響力是決定性的，不管怎樣強調(diào)匹配的必要性一點也不為過。匹配首要考慮的問題是換能器的電容量，然后是換能器的頻率。

換能器與驅(qū)動電源的匹配主要包括4大領(lǐng)域，即阻抗匹配、頻率匹配、功率匹配、容抗匹配。在這當中最關(guān)鍵的是要容抗和頻率。如上所述由于陶瓷片是絕緣體，你甚至可以稱之為換能器是不通電的，其實只是等同于一個電容器。使得換能器運行，事實上是由驅(qū)動電路對它們施加壓力交流高電壓，讓換能器的電容充放電。壓電陶瓷片在交變電場的影響下做同時伸縮變形，構(gòu)成了整體換能器的縱向振動，進而帶動變幅桿和模具振動。因此，若電容匹配欠佳，輕則是換能器無力，焊不牢固；重則換能器發(fā)熱明顯，燒電極片、燒電源的大功率管。我們自己的換能器設備附帶產(chǎn)品特性參數(shù)表，提出了每個換能器的電容和頻率。驅(qū)動電源必須根據(jù)換能器的電容量，調(diào)節(jié)高壓變壓器，匹配電容板，峰化線圈，調(diào)頻線圈等的參數(shù)。因為電感和電容量的敏感性，功放板，扼流線圈以及其他外圍電路對匹配也有所影響。但是隨著情況進行，換能器的溫度會上升，造成電容也是會上升且變化量也許會超出50%，如果不能將電容更有效地匹配掉，就容易出現(xiàn)回路中電流電壓相位差非常大，有功功率比較低，虛功高?？匆幌码娏鞣浅４螅珦Q能器無力，易發(fā)熱，且電源的功率器件也很容易發(fā)熱毀壞。通常換能器電極片（耳朵）振斷裂或燒掉很有可能就是從而導致的。

頻率匹配一樣也至關(guān)重要。這主要是由于超聲換能器只有運行在他的諧振頻率點，因此驅(qū)動電源、變幅桿、模具（工具頭）都需要在這樣一個頻率下運行。通常情況下，這一個差異最高不得超過±0.1kHz，能小一點的就比較好。大家強烈要求配套模具（焊頭）的頻率少于振動子頻率0.1kHz上下（小信號頻率）。換句話說，若原振動子小信號測量的頻率是14.85kHZ，則連上模具之后再測頻率為14.75kHZ極其理想化。與此同時就應當充分考慮，超聲波換能器接上變幅桿和模具頭后，體系的諧振頻率峰會變得越來越銳利，亦即帶寬太窄，機械設備品質(zhì)因素非常大，頻率偏移一點都會導致阻抗非常大的提升。主要體現(xiàn)在驅(qū)動電源上都是電源（振幅表電功率）非常大或過載保護。若恰好這時候是空載調(diào)機，則很有可能造成晶片移位，晶片斷裂或中心螺桿斷。

功率匹配和阻抗匹配目的是充分考慮超聲波焊接操作系統(tǒng)是空隙式運行，負載變化巨大，焊接時需要一定的功率輸出，空載時應保持在最低振幅。不然，如同上面提到的，空載時輸入非常大，則毀壞換能器。滿載時功率提不上，沒什么效果。

審核編輯 黃昊宇