Kakšna je enotnost amplitude pretvornika?

Uvesti

 

Amplitudna enotnost (ponavadi le "enakomernost") je merilo variacije amplitude na določeni površini.

 

Potrebujete enotno amplitudno ročico

 

Na primer, v ultrazvočnem nanosu plastičnega varjenja sta dva enakomerno debela in zelo fleksibilna trakova skupaj. Da bi eno enakomerno privabili vzdolž sklepa, je treba v vsako točko vzdolž varjenega sklepa dostaviti enako količino ultrazvočne energije. Ker je prenos energije funkcija amplitude amplitudne palice, enaki prenos energije zahteva enako amplitudo amplitudne palice na vsakem položaju, kjer amplitudna palica stika s trakom. Če je amplituda površine amplitudne palice neenakomerna, imajo nekateri deli sklepa premalo zvara, drugi pa imajo lahko prekomerne zvare. Zato je enakomernost amplitude na površini amplitudne ročice pomemben dejavnik pri zasnovi amplitudne ročice. (Opomba: Trenutno bo ta razprava omejena na enotnost površine roga. Vendar je pomembna tudi enotnost amplitude vijačne površine in bo razpravljala pozneje.)

Natančne zahteve glede enakomernosti bodo odvisne od aplikacije. Toge plastike lahko do neke mere prenašajo neenakomerne amplitudne palice. To je zato, ker lahko trda plastika prenaša ultrazvočno energijo na sosednja območja sklepov, kar ima za posledico bolj enakomerno porazdelitev energije vzdolž sklepov. Poleg tega toga plastika omogoča povezave (režiserji energije), včasih kompenzira nezadostno enakomernost amplitudne palice. Nazadnje številne aplikacije za plastično varjenje zahtevajo le določeno povprečno moč varjenja, kar omogoča nekaj pred varjenjem in varjenje vzdolž sklepa.

 

 

Ko je potrebna visoka enotnost:

1. zapečateno. Vztrajno tesnilo zahteva zadostno trdnost vezanja vzdolž celotnega obrobja. Enoten rog povečuje verjetnost uspeha.

2. Tanke filme. Pri varjenju tankih filmov (kot so tkanine sintetičnih vlaken) je film preveč prožen, da bi lahko prenašal ultrazvočno energijo na sosednja območja. Poleg tega tega filma ni mogoče zasnovati v sodelovanju z energijskim direktorjem. Zato je polna odgovornost za pravilno varjenje ležala na glavi varjenja (ob predpostavki, da je bila napeljava pravilno zasnovana).

3. Kompozitna amplitudna ročica. Kompozitna amplitudna palica je sestavljena iz matične amplitudne palice, povezane s koničasto amplitudno palico. Če ročica matere amplitude nima enakomerne površinske amplitude, se bo ročica amplitude konice upognila. To lahko privede do utrujenosti odpovedi palice za amplitudo konice, težav s povezavo med konico in matično amplitudno palico, upogibanje napak pretvornika, težave z lažno resonanco in slabo varjenje.

4. Priključek z visoko amplitudo. Ko skupni deluje pri visoki amplitudi, se lahko poslabša zaradi mikro gibov na kontaktnem vmesniku. To bo povzročilo nastajanje toplote in večjo izgubo energije; Če je težava huda, se lahko sklepi zataknejo. Če ima sklep visoko amplitudo in je enakomernost amplitudne ročice na sklepu slaba, bo ta težava še slabša.

 

Razlogi za neenakomernost

Neenakomerna amplituda povzroča Poissonovo sklopko, tako da ko resonator vzdolžno vibrira, bo "bočno" dihal ". Vendar to dihanje ni enakomerno po dolžini resonatorja - to je, da je količina dihanja najvišja na mestu najvišjega seva (stres). Zato bo za neoblikovane resonatorje dihanje najvišje na vozliščih in najnižje (skoraj nič) na izhodnih in vhodnih površinah. Ta neenakomerna dihalna porazdelitev vodi do neenakomerne amplitude obraza. Ta učinek je prikazan na naslednji sliki.

 

 

Glasnost dihanja je odvisna od treh dejavnikov

 

1. Poissonovo razmerje. Materiali z visokim Poissonovim razmerjem dihajo več, kar ima za posledico zmanjšano enakomernost amplitude.

2. Valovna dolžina fine linije. Materiali s kratkimi valovnimi dolžinami (nizke valovne hitrosti) imajo večjo obremenitev pri dani amplitudi, kar ima za posledico večje dihanje.

3. Vodoravne dimenzije. Resonator z večjo širino, debelino ali premerom bo dihal več kot tanjši resonator.

Prvi faktor je odvisen le od materiala. Drugi dejavnik je odvisen od materiala (hitrost vala) in frekvence. Tretji faktor je odvisen od zasnove resonatorja. Vitka oblika resonatorja je mogoče določiti s kombiniranjem drugega in tretjega dejavnika.

Za neoblikovane resonatorje je stranska dimenzija premer. Kadar je premer resonatorja enak polovici valovne dolžine tanke črte, je vitka dolžina 1. 0.

Valovna dolžina je obratno sorazmerna s frekvenco. Če torej stranske dimenzije resonatorja ostanejo nespremenjene, se lahko resonator zdi tanek pri 20 kHz, vendar se lahko zdi "močan" pri 40 kHz. (Ni posebne vitke vrednosti, da bi resonator ocenili robustno.)

 

Zato za zmanjšanje dihanja in izboljšanje enakomernosti --

 

1. Resonator mora biti vitek (dolga valovna dolžina in majhna bočna dimenzija).

2. Resonatorski material mora imeti nizko Poissonovo razmerje.

Naslednja tabela in grafikon prikazujeta učinke 20 kHz neoblikovanega Ø 125 mm roga, narejenega iz tipičnih akustičnih materialov (aluminij, titanov in jeklo) in dveh precej ekstremnih materialov (aluminijev beril -kompozit in medenina).

 

Opomba tabele:

 

1. Amplitudna ročica je neoblikovana in nima vijakov.

2. Naslednja tabela vsebuje nekaj dodatnih informacij iz prejšnje tabele. Upoštevajte, da se univerzalne lastnosti materiala uporabljajo za aluminij, titanovo in jeklo.

 

3. Izračun hitrosti vala fine linije je

4. Dana dolžina nastavitve velja samo za 20 kHz neomajen Ø 125 mm rog.

5. Največja radialna amplituda se pojavi na vozlišču. Njegova vrednost je povezana z osno amplitudo na sredini površine amplitudne palice.