前面文章中,齐康超声波主要讲到了关于超声波换能器功率角的匹配,接下来继续了解下超声波发生器与声系统阻抗匹配。
超声波发生器与声系统阻抗匹配
为使发生器有最大效率输出,应使发生器内阻等于换能器有功阻,因而输岀变压器不仅有利 于功率传递还要进行阻抗值的匹配设计。
超声换能器电端所呈现的电阻抗模量的频率特性为图3. 20所示。
图中ƒ1为接近串联谐振频率其阻抗最小,ƒ2接近于并联谐振频率,相应于电端开路时的机械共振频率。电端开路时的等效电路可由图3. 21表示。实际上此图与图3. 19是等效的,C'。是由图3. 19 中的并联化为本图的串联值,L'm、C'm、R'm等值由图3.19中的串联电路化为并联电路值。
工作频率选在ƒ2处,

外加串联匹配电感

。由于超声换能器工作频率ƒ2为机械共振频率,其空载(无压力)工作时,机械阻Rm很小,反映到电端阻Rm就很大,而有载(加压力)工作时机械阻很大,反映到电端有功阻Rm就很小,如图3. 22所示。
若图3.21中,Vm不变,即恒压源供电,且加在换能器上振速不变,则输岀功率Pout∞V2m/Rm,当 未加压力时,(即空载时),由于回路阻极大,所以输岀功率很小,当压力增大时(有载时),回路阻较小,所以输岀功率就增大,在一定范围内超声振动系统的电功率能随负载的变化而自动调节,
这是超声塑料焊接机所期望的。在调试时一般空载时功率输出要求不大于有载功率的10%,这样对 焊机发生器的功放管及换能器进行了保护,在有载时又保证了焊件中所需焊接能量和焊接强度。