Alat analisa impedansi ultrasonik tradisional semua memerlukan komputer yang menjalankan perangkat lunak untuk merealisasikan fungsi analisis pemindaian, dan HS520A disediakan oleh seri Altrasonik penganalisis impedansi ultrasonik tidak hanya memiliki fungsi analisis pemindaian komputer, juga menyediakan tampilan dalam instrumen yang langsung memindai fungsi perangkat piezoelektrik, lagi membutuhkan komputer untuk setiap konfigurasi instrumen. Metode ini tidak hanya memastikan efisiensi pengujian, tetapi juga mengurangi biaya pengujian. Ini adalah seri produk HS520A di bidang pengujian piezoelektrik untuk menyediakan pelanggan dengan solusi nilai super lainnya.
Pada saat yang sama, HS520A memiliki akurasi pengukuran yang baik, rentang frekuensi ultra-lebar dan stabilitas yang sangat baik, yang dapat memenuhi persyaratan pengukuran sebagian besar perangkat dan bahan ultrasonik.
Ultrasonik impedansi analyzer terutama digunakan untuk pengukuran karakteristik impedansi dari semua jenis perangkat ultrasonik, termasuk: keramik piezoelektrik, transduser, mesin pembersih ultrasonik, ultrasonik mulai, motor ultrasonik, flowmeters ultrasonik, detektor cacat ultrasonik dan peralatan ultrasonik lainnya.
Parameter pengukuran
Untuk perangkat piezoelektrik, karakteristik impedansinya bervariasi dengan frekuensi. Deskripsi lengkap perangkat piezoelektrik membutuhkan jaringan sirkuit yang sangat kompleks, dan jaringan yang lebih sederhana dipilih dalam pita frekuensi yang kami minati. (Termasuk induktor, resistor, kapasitor), deskripsi yang lebih lengkap tentang karakteristik perangkat piezoelektrik. Telah dibuktikan bahwa jaringan dibangun dengan menggunakan induktor, resistor dan kapasitor yang termasuk dalam jaringan berikut ini, dan karakteristik jaringan yang diperlukan dapat direproduksi dengan lebih baik.
Untuk perangkat piezoelektrik umum, tidak ada resonansi lain dalam domain frekuensi yang jauh dari frekuensi resonansi tertentu. Dalam domain frekuensi dekat frekuensi resonansi, perangkat dapat disimulasikan dengan sejumlah induktor, resistor, dan kapasitor, dan rangkaian setara yang sesuai adalah seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Tampil sebagai berikut:
Gambar 1: Diagram rangkaian setara perangkat piezoelektrik umum
Gambar 2: Karakteristik penerimaan perangkat piezoelektrik
Pada Gambar. 1, (a) adalah simbol yang menunjukkan perangkat piezoelektrik, dan (b) adalah rangkaian yang setara dari perangkat piezoelektrik. Di mana C0 adalah kapasitor statis, R1, C1, dan L1 adalah resistansi, kapasitansi, dan induktansi dalam impedansi dinamis, masing-masing, dan R0 adalah resistansi isolasi material. Dalam rangkaian ekivalen di atas, karena rangkaian dinyatakan paralel, akan lebih mudah untuk menggunakan analisis penerimaan, sehingga penerimaan seluruh sirkuit adalah Y, dan cabang paralel (terdiri dari R0, C0, disebut penerimaan statis) Penerimaan Y0, cabang seri
Jalan (terdiri dari R1, L1, dan C1, disebut penerimaan dinamis) diterima di Y1.
Y = Y0 + Y1 Y0 = 1 / R0 + 1 / (j2πfC0), Y1 = 1 / {R1 + j2πf L1 + 1 / (j2πfC1)}
Penghitungan dapat digunakan untuk mendapatkan variasi dari total penerimaan Y dan penerimaan dinamis Y1 dengan frekuensi f (karakteristik frekuensi masuk). Y dan Y1 adalah vektor, yang harus didekomposisi menjadi bagian nyata (konduktansi G) dan bagian imajiner (kerentanan B) dalam bentuk grafis.
Gambar 2 menunjukkan dua representasi yang berbeda dari karakteristik penerimaan. Bagian atas adalah diagram karakteristik konduktansi / suspensi dengan frekuensi, garis kuning mewakili diagram karakteristik B (S) - f, dan garis merah adalah diagram karakteristik G (S) - f. Setengah bagian bawah adalah bidang vektor masuk, absis adalah konduktansi G (bagian nyata dari penerimaan), dan ordinatnya adalah kerentanan B (bagian imajiner dari penerimaan), yang menunjukkan bagaimana ia bervariasi dengan frekuensi.
Karakteristik variasi penerimaan perangkat.
Ketika frekuensi sinyal berubah dalam kisaran di sekitar frekuensi resonansi (resonansi seri), lintasan vektor Y1 adalah lingkaran yang pusatnya adalah (1 / 2R1, 0) dan jari-jarinya 1 / 2R1.
Ketika lintasan vektor Y1 di sekitar frekuensi resonansi diputar oleh satu putaran, vektor Y0 umumnya bervariasi dengan frekuensi dan dapat dianggap sebagai konstanta. Oleh karena itu, lintasan lingkaran Y1 diterjemahkan sepanjang sumbu longitudinal pada bidang masuk. Anda bisa mendapatkan lingkaran lintasan masuk Y sebagai fungsi frekuensi, yang disebut lingkaran masuk.
Dengan menggunakan bagan penerimaan, rangkaian ekivalen perangkat piezoelektrik dan parameter penting lainnya dapat diperoleh.
(1) Fs: Frekuensi resonansi mekanik, yaitu frekuensi operasi sistem getaran, harus sedekat mungkin dengan nilai yang diharapkan dalam desain. Untuk mesin pembersih, semakin tinggi konsistensi frekuensi resonansi vibrator, semakin baik. Untuk tukang las plastik atau permesinan ultrasonik, jika desain tanduk atau cetakan tidak masuk akal, frekuensi resonansi vibrator akan menyimpang dari titik operasi.
(2) Gmax: Konduktansi dalam resonansi seri, nilai konduktansi ketika sistem getaran beroperasi, yang merupakan kebalikan dari resistensi dinamis R1. Semakin besar semakin baik dalam kondisi pendukung yang sama, Gmax = 1 / R1. Secara umum, untuk membersihkan atau mengelas vibrator, jaraknya antara 50 mS dan 500 mS. Jika terlalu kecil, secara umum, vibrator atau sistem getaran mungkin memiliki masalah, seperti ketidakcocokan rangkaian atau efisiensi konversi yang rendah, dan masa pakai vibrator yang singkat.
(3) C0: Kapasitansi cabang statis dalam rangkaian ekivalen perangkat piezoelektrik, C0 = CT-C1 (di mana: CT adalah kapasitansi gratis pada 1 kHz, dan C1 adalah kapasitansi dari cabang dinamis dalam rangkaian ekivalen dari perangkat piezoelektrik). Dalam penggunaan, seimbangkan C0 dengan induktansi. Dalam desain sirkuit mesin cuci atau mesin pengolah ultrasonik, menyeimbangkan C0 dengan benar dapat meningkatkan faktor daya catu daya. Ada dua metode untuk menggunakan keseimbangan induktor, penyetelan paralel dan penyetelan seri.
(4) Qm: faktor kualitas mekanik, ditentukan oleh metode kurva konduktansi, Qm = Fs / (F2-F1), semakin tinggi Qm, semakin baik, karena semakin tinggi Qm, semakin tinggi efisiensi vibrator; tetapi Qm harus cocok dengan catu daya, Qm Ketika nilainya terlalu tinggi, catu daya tidak cocok.
Untuk membersihkan vibrator, semakin tinggi nilai Qm, semakin baik. Secara umum, Qm dari vibrator pembersih harus mencapai 500 atau lebih. Jika terlalu rendah, efisiensi vibrator rendah.
Untuk pemesinan ultrasonik, nilai Qm dari vibrator itu sendiri umumnya sekitar 500. Setelah menambahkan klakson, umumnya mencapai sekitar 1000, ditambah cetakan, umumnya mencapai 1500-3000. Jika terlalu rendah, efisiensi getaran rendah, tetapi tidak boleh terlalu tinggi, karena semakin tinggi Qm, semakin sempit bandwidth yang bekerja, catu daya keras sulit dicocokkan, catu daya sulit untuk bekerja di titik frekuensi resonansi, dan perangkat tidak dapat bekerja.
(5) F2, F1: frekuensi setengah titik daya vibrator. Untuk seluruh sistem getaran (termasuk klakson dan cetakan) untuk pemesinan ultrasonik, F2-F1 lebih besar dari 10 Hz, jika tidak, pita frekuensi terlalu sempit, catu daya sulit dioperasikan pada titik frekuensi resonansi, dan perangkat tidak bisa bekerja.
F2-F1 secara langsung terkait dengan nilai Qm, Qm = Fs / (F2-F1).
(6) Fp: frekuensi anti-resonansi (terutama resonansi yang dihasilkan oleh C0 dan L1), frekuensi resonansi dari cabang paralel vibrator piezoelektrik. Pada frekuensi ini, impedansi dari vibrator piezoelektrik adalah yang terbesar dan penerimaan adalah yang terkecil.
(7) Zmax: impedansi anti-resonansi. Dalam kondisi normal, impedansi anti-resonansi transduser di atas beberapa puluh kilohms. Jika impedansi anti-resonansi relatif rendah, masa pakai vibrator seringkali pendek.
(8) CT: Kapasitansi gratis, nilai kapasitansi perangkat piezoelektrik pada 1 kHz. Nilai ini konsisten dengan nilai yang diukur oleh meter kapasitansi digital. Nilai ini minus C1 kapasitor dinamis bisa mendapatkan C0 kapasitansi statis sejati, C0 perlu diseimbangkan oleh induktor eksternal, C1 berpartisipasi dalam konversi energi ketika sistem bekerja, tidak perlu menyeimbangkan.
(9) Resistansi dinamis R1: Ini adalah resistansi sambungan seri dari vibrator piezoelektrik pada gambar. Rumusnya adalah: R1 = 1 / D, di mana D adalah diameter lingkaran masuk.
(10) Induktansi dinamis L1: Ini adalah induktansi dari cabang seri vibrator piezoelektrik pada gambar.
Rumus perhitungannya adalah: L1 = R1 / 2π (F2-F1), di mana R1 adalah resistensi dinamis dan F1 dan F2 adalah setengah titik daya.
(11) Kapasitansi dinamis C1: Ini adalah kapasitansi dari cabang seri vibrator piezoelektrik pada gambar.
Rumus perhitungannya adalah: C1 = 1 / 4π 2 Fs 2 L1, di mana Fs adalah frekuensi resonansi dan L1 adalah induktansi dinamis.
(12) Kapasitansi statis C0: Rumus perhitungannya adalah C0 = CT-C1, di mana CT adalah kapasitansi bebas dan C1 adalah kapasitansi dinamis.
(13) Keff: koefisien kopling elektromekanis yang efektif. Secara umum, semakin tinggi Keff, semakin tinggi efisiensi konversi.
