换能器是一种能量转换器件，它的功能是将输入的电功率转换成机械功率（即超声波）再传递出去，而它自身消耗掉很少的一部分功率（小于10%）。所以，使用超声波换能器最应考虑的问题就是与输入输出端的匹配，其次是机械安装和配合尺寸。市面上超声波机械种类繁多，客户必须提供准确可靠的指标，才能保证公司提供的换能器产品能与贵公司的机器良好匹配，发挥最佳性能。因换能器品种繁多，本文只提供了部分换能器参数。 ①谐振频率：
f, 单位： KHz该频率是指用频率发生器，毫伏表等通过传输线路法测得的频率，或用阻抗特性分析仪等类似仪器测得的频率。一般通称小信号频率。与它相对的是上机频率，即客户将换能器通过电缆连到驱动电源上，通电后空载或有载时测得的实际工作频率。因客户的匹配电路各不相同，同样的换能器配不同的驱动电源表现出来的频率是不同的，这样的频率不能作为订货依据。 ②换能器电容量：
CT ，单位：PF 即换能器自由电容，一般可用电容电桥在400Hz-1000Hz的频率下测得，也可用阻抗特性分析仪类似仪器。再简单点，用一般的便携式电容表测量也可满足要求。 ③换能器工作方式
因加工方式和要求不同，换能器的工作方式大致可分为连续工作（花边机，CD套机，拉链机，金属焊接等）和脉冲式工作（如塑焊机），不同的工作方式对换能器的要求是不同的。一般而言，连续式工作几乎没有停顿时间，但工作电流不是很大，脉冲工作是间歇式的，有停顿，但瞬间电流很大。平均而言，两种状态的功率都很大的。 ④换能器型式和最大功率
整机厂家可能对于不同用途和目的的机器的标称功率有不同的规定，换句话说，同样的换能器用在不同的机器上标称功率可能是不同的。为避免产生岐义，客户应详细说明换能器的结构型式，如柱型、倒喇叭型等，及压电陶瓷晶片的直径和片数。 ⑤安装和配合尺寸
主要有变幅杆材质，表面处理方式，形状。换能器与变幅杆连接螺纹，变幅杆与模具连接螺纹，变幅杆法兰盘处直径、厚度、缺口或螺孔数量和位置。 主要特点： 效率高：机械品质因素高，在谐振频率点工作可获得极高的电声转换效率。 振幅大：经电脑优化设计的结构，振速比高，前盖板振幅大。 功率大：在预应力螺杆的作用下，压电陶瓷的能量得到最大程度的发挥。 耐热性好：谐振阻抗小、发热量小、使用温度范围广。可靠性高寿命长。 超音波鎔接换能器
超音波熔接是以超音波发生机，驱动超音波换能器，进行每秒数万次的振动而產生热能，使塑料表面瞬间熔化而接合的一种技术，因此超音波换能器的品质，是决定熔接机功能的重要因素，千辅公司生產的超音波振动头具有输出功率大、转换效率高、低发热、品质稳定的特性，是塑胶熔接机的最佳元件。
超音波清洗换能
超音波洗净是利用超音波发生器，驱动振动换能器，產生高频振盪而造成空化作用，使水中快速形成无数小气泡，并借由气泡爆裂，将水中工件表面的污物剥落，而达到清洗之效果。千辅公司生產之超音波清洗振动头，具有阻抗小、低发热、温度曲线稳定的特质，并有多种频率规格，可满足各种超音波清洗机之需求。
超音波美容换能器
超音波导入美容，藉由换能器每秒1~3万次的频率，所產生的微幅振动，使皮肤表皮细胞间的微小孔道扩大，以加速保养品吸收，达到美容效果，千辅公司生產之超音波美容振动头，具有低发热频率、工率一致性佳的特点，是超音波美容仪器重要元件。 |
超声波换能器的使用须知 尊敬的客户，非常感谢您给予我们的信任，使用我公司的 爱达普牌超声波换能器系列产品。
作为国内规模大、质量好的大功率超声波换能器专业制造商，我们致力于向客户提供优质可靠的产品。由于超声波技术的特殊性，我们的产品有赖于您的精心配合和支持才能发挥出它的最大功能。
使用超声波换能器最主要考虑的问题就是与输入输出端的匹配，其次是机械安装和配合尺寸。换能器的频率相对而言还比较直观些。该频率是指用频率（函数）发生器，毫伏表，示波器等通过传输线路法测得的频率，或用网络阻抗分析仪等类似仪表测得的频率。一般通称小信号频率。与它相对应的是上机频率，即客户将换能器通过电缆连到机箱上，通电后空载或有载时测得的实际工作频率。因客户匹配电路各不相同，同样的换能器在不同的驱动电源（电箱）表现出来的频率是不同的，这样的频率不能作为交流讨论的依据。
让换能器和驱动电源、焊接模具良好配合以形成一台完整的超声波设备可以简称为匹配。由于匹配对整机性能的影响是决定性的，无论怎样强调匹配的重要性都不为过。匹配最主要考虑的因素是换能器的电容量，其次是换能器的频率。
需要强调的是，超声波换能器本身不是一个能量发生器，它只是一个能量转换器。是将电能转换为声能 ( 机械能 ) ，在输入 ( 驱动电源 ) ，输出 ( 变幅杆，模具 ) 良好匹配的前提下，它可以转换（输出）很大的能量。
输入匹配是指换能器与驱动电源的匹配，若输出匹配好而输入匹配不好，则表现为换能器无力，焊不牢。若输出匹配不好而输入匹配好，则换能器会过载，造成晶片错位开裂，破碎，螺杆断，铝裂或烧电箱功率管。举个例子，就像汽车在空挡状态下猛踩油门，发动机肯定容易损坏的。
换能器与驱动电源的匹配主要有 4 个方面，即阻抗匹配、频率匹配、功率匹配、容抗匹配。其中最主要的是容抗和频率。如前所述 因为陶瓷片是绝缘体，你几乎可以理解为换能器是不通电的，它只是相当于一个电容器。要使换能器工作，实际上是通过驱动电路对它施加交流高电压，让换能器的电容充放电。压电陶瓷片在交变电场的作用下做同步伸缩变形，形成了整个换能器的纵向振动，从而带动变幅杆和模具振动。所以，若电容匹配不好，轻者是换能器无力，焊不牢；重者换能器发热严重，烧电极片、烧电源的大功率管。我们的换能器产品附有产品性能参数表，给出了每个换能器的电容和频率。驱动电源应该根据换能器的电容量，调整高压变压器，匹配电容板，峰化线圈，调频线圈等的参数。由于电感和电容量的敏感性，功放板，扼流线圈及其他外围电路对匹配也有影响。 而且随着工作进行，换能器的温度会升高，导致电容也会升高且变化量可能会超过 50% ，若不能将电容有效地匹配掉，就会造成回路中电流电压相位差很大，功率因素很低，虚功高。看看电流很大，但换能器没力，易发热，且电源的功率器件也容易发热损坏。一般换能器电极片（耳朵）振裂或烧掉很可能就是由此引起的。
频率匹配同样也非常重要。这首先是因为超声换能器只能工作在他的谐振频率点，所以驱动电源、变幅杆、焊接模具（工具头）都应该在这个频率下工作。一般而言，我们希望这个差别最大不超过 ± 0.1kHz ，能小一点就更好。 我们强烈建议您配套焊接模具（焊头）的频率低于振动子频率 0.1kHz 左右（小信号频率）。也就是说，若原振动子小信号测量的频率是 14.85 kHZ ，则连上模具后再测频率为 14.75 kHZ 最为理想。 同时就应考虑到，超声波换能器接上变幅杆和模具头后，系统的谐振频率峰会变得很尖锐，也即带宽很窄，机械品质因数很大，频率偏移一点都会造成阻抗很大的增加。表现在驱动电源上就是电源（振幅表电功率）很大或过载保护。若刚好这时是空载调机，则很可能会造成晶片错位，晶片裂或中心螺杆断。
功率匹配和阻抗匹配主要是考虑到超声波焊接系统是间隙式工作，负载变化极大，焊接时要有足够的功率输出，空载时要控制在最小振幅。否则，就像前面提到的，空载时输入很大，则损坏换能器。满载时功率上不去，焊不牢还是没用的。
各部件装配注意事项
超声波振动系统的各个部件，如换能器、变幅杆、工具头等主要部分是通过中心螺栓连接的。
1 、 检查接触面应平整光滑无伤痕，若有伤痕，用零号以上的金相砂纸轻轻打磨。要求既能将缺 陷磨平，又不破坏接触面的平面度。
2 、 用易挥发无腐蚀性的清洁剂清洁螺丝、螺孔和接触面。
3 、 彻底清洁螺丝、螺孔和接触面。
4 、 所有连接螺孔应垂直于接触面。
5 、 拧紧前在接触面上涂薄薄一层硅脂（或黄油和凡士林），注意不要将硅脂涂到连接螺丝及螺孔上。
6 、小心地将二个部件拧紧。根据连接螺丝规格的不同，控制合适的拧紧力矩。在可能的情况下，应拧的适当紧一点。
7、若重新松开结合面后应该看不到有任何伤痕。
8 、用手摸振动系统振��均匀，无怪声，无局部严重发热。
9 、工作一段时间后重新送开结合面应没有氧化或烧蚀痕迹，否则就说明此处接触不好，超声波能量在这里损失严重。
换能器的使用温度
换能器使用时会发热，这主要是由三个原因引起的。其一是被焊工件会发热或被超声波处理的物质会发热，或模具（工具头）、变幅杆长时间工作会发热，这些热量都会传递到换能器上。其二是换能器本身的功率损耗。既然做不到能量转换效率 100% ，损耗的那部分能量必然转换成热量。温升会导致换能器参数变化，逐渐偏移最佳匹配状态，更严重的是温升会导致压电陶瓷晶片性能的劣化。这反过来又促使换能器工作状态更坏，更快地升温，这是一个恶性循环。所以我们必须给以换能器良好的冷却条件，一般是常温风冷；如有必要，也可采用冷风风冷。在正常情况下，这两点引起的温升也是正常的，在正常的冷却条件下，不会有大的问题。
在实践中我们发现，还有第三个原因，就是客户在使用时没能将换能器与驱动电源匹配到最佳工作状态，这引起的发热是很大的，而且是不可控的，会产生严重的后果。同时温度高了，铝材的机械强度就急剧下降，在大功率的作用下，开裂就是必然的了。明明是好的东西，由于使用不当造成损坏，实在是太可惜了。我公司有很大的损失，但贵公司的损失更大。所以，我们很希望能和贵公司一起，共同努力，提高超声波的应用技术水平。
根据国内外的经验，换能器的温度在任何时候都绝对不能超过摄氏 85 ℃ 。我们会在换能器上贴有一次性不可逆的温度感应贴片，只要换能器温度超过 85 ℃ ，温度感应贴片就会永久地变色，这就提醒你换能器使用还存在一些问题，应该全面地查找一下问题的原因，若不及时改进问题极有可能导致超声波机械损坏。客户请经常测量换能器温度，并及时检查感温贴片颜色。 |
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