超聲波電源、超聲波換能器、超聲波模具的匹配問(wèn)題

超聲波換能器與超聲波電源發(fā)生器的頻率、功率、阻抗、容抗的匹配

　　讓超聲波換能器和超聲波發(fā)生器驅(qū)動(dòng)電源、超聲波模具良好配合以形成一臺(tái)完整的超聲波設(shè)備可以簡(jiǎn)稱為匹配。由于匹配對(duì)整機(jī)性能的影響是決定性的，無(wú)論怎樣強(qiáng)調(diào)匹配的重要性都不為過(guò)。匹配最主要考慮的因素是超聲波換能器的電容量，其次是換能器的頻率。

　　需要強(qiáng)調(diào)的是，超聲波換能器本身不是一個(gè)能量發(fā)生器，它只是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器。是將電能轉(zhuǎn)換為聲能 ( 機(jī)械能 ) ，在輸入 ( 驅(qū)動(dòng)電源 ) ，輸出 (增幅器，超聲波模具 ) 良好匹配的前提下，它可以轉(zhuǎn)換（輸出）很大的能量。

　　輸入匹配是指換能器與超聲波電源的匹配，若輸出匹配好而輸入匹配不好，則表現(xiàn)為換能器無(wú)力，焊不牢。若輸出匹配不好而輸入匹配好，則換能器會(huì)過(guò)載，造成晶片錯(cuò)位開(kāi)裂，破碎，螺桿斷，鋁裂或燒電箱功率管。舉個(gè)例子，就像汽車在空擋狀態(tài)下猛踩油門，發(fā)動(dòng)機(jī)肯定容易損壞的。

        超聲波換能器與驅(qū)動(dòng)電源的匹配主要有 4 個(gè)方面，即阻抗匹配、頻率匹配、功率匹配、容抗匹配。

　　頻率匹配同樣也非常重要。這首先是因?yàn)槌晸Q能器只能工作在他的諧振頻率點(diǎn)，所以驅(qū)動(dòng)電源、變幅桿、焊接模具（工具頭）都應(yīng)該在這個(gè)頻率下工作。一般而言，我們希望這個(gè)差別最大不超過(guò) ± 0.1khz ，能小一點(diǎn)就更好。 我們強(qiáng)烈建議您配套焊接模具（焊頭）的頻率低于振動(dòng)子頻率 0.1khz 左右（小信號(hào)頻率）。也就是說(shuō)，若原振動(dòng)子小信號(hào)測(cè)量的頻率是 14.85 khz ，則連上模具后再測(cè)頻率為 14.75 khz 最為理想。 同時(shí)就應(yīng)考慮到，超聲波換能器接上變幅桿和模具頭后，系統(tǒng)的諧振頻率峰會(huì)變得很尖銳，也即帶寬很窄，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)很大，頻率偏移一點(diǎn)都會(huì)造成阻抗很大的增加。表現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)電源上就是電源（振幅表電功率）很大或過(guò)載保護(hù)。若剛好這時(shí)是空載調(diào)機(jī)，則很可能會(huì)造成晶片錯(cuò)位，晶片裂或中心螺桿斷。

　　功率匹配和阻抗匹配主要是考慮到超聲波焊接系統(tǒng)是間隙式工作，負(fù)載變化極大，焊接時(shí)要有足夠的功率輸出，空載時(shí)要控制在最小振幅。否則，就像前面提到的，空載時(shí)輸入很大，則損壞換能器。滿載時(shí)功率上不去，焊不牢還是沒(méi)用的。