Hvad er ensartetheden af transduceramplitude?
Indføre
Amplitude ensartethed (normalt bare "ensartethed") er et mål for variationen af amplitude på en given overflade.
Brug for en samlet amplitudehåndtag
For eksempel svejses to ensartet tykke og meget fleksible strimler sammen i en ultralyds plastikvejsanvendelse. For at svejse ensartet langs leddet skal en lige stor mængde ultralydsenergi leveres til hvert punkt langs det svejste led. Da energioverførsel er en funktion af amplituden af amplituden af amplitude stangen, kræver lige energioverførsel lige amplitude af amplitude stangen i hver position, hvor amplitude stangen kontakter strimlen. Hvis amplituden af amplitude stangoverfladen er ujævn, kan nogle dele af leddet have utilstrækkelige svejsninger, mens andre kan have overdreven svejsninger. Derfor er uniformiteten af amplitude på overfladen af amplitudehåndtaget en vigtig overvejelse i designet af amplitudehåndtaget. (Bemærk: I øjeblikket vil denne diskussion være begrænset til ensartetheden af hornoverfladen. Imidlertid er amplitudeuniformiteten af skruoverfladen også vigtig og vil blive diskuteret senere.)
De nøjagtige ensartethedskrav afhænger af applikationen. Stiv plast kan tolerere ujævne amplitude stænger til en vis grad. Dette skyldes, at den hårde plastik kan transmittere ultralydsenergi til tilstødende fælles områder, hvilket resulterer i en mere ensartet energifordeling af energi langs leddene. Derudover tillader stiv plastik forbindelser (energireder), som undertiden kompenserer for utilstrækkelig ensartethed af amplitude stangen. Endelig kræver mange plastiksvejsningsapplikationer kun en vis gennemsnitlig svejsestyrke, hvilket giver mulighed for nogle over svejsning og under svejsning langs leddet.
Når der kræves høj ensartethed:
1. forseglet. Den lufttætte tætning kræver tilstrækkelig bindingsstyrke langs hele periferien. Det samlede horn øger sandsynligheden for succes.
2. tynde filmapplikationer. Når du svejser tynde film (såsom syntetiske fiberstoffer), er filmen for fleksibel til at transmittere ultralydsenergi til tilstødende områder. Desuden kan denne film ikke designes i samarbejde med en energidirektør. Derfor ligger det fulde ansvar for korrekt svejsning hos svejsehovedet (forudsat at armaturet er designet korrekt).
3. komposit amplitudehåndtag. Den sammensatte amplitude stang er sammensat af en mor amplitude stang forbundet til en spids amplitude stang. Hvis moderamplitudehåndtaget ikke har en ensartet overfladeamplitude, bøjes spidsamplitudehåndtaget. Dette kan føre til træthedssvigt af spidsamplitude stang, forbindelsesproblemer mellem spidsen og moderamplitude stangen, bøjningsfejl i konverteren, falske resonansproblemer og dårlig svejsning.
4. høj amplitude -stik. Når samlingen fungerer ved høj amplitude, kan det forværres på grund af mikrobevægelser ved kontaktgrænsefladen. Dette vil resultere i varmegenerering og højere strømtab; Hvis problemet er alvorligt, kan leddene sidde fast. Hvis leddet har høj amplitude, og ensartetheden af amplitudehåndtaget på leddet er dårligt, vil dette problem være endnu værre.
Årsager til ujævnhed
Ujævn amplitude er forårsaget af Poisson -kobling, så når resonatoren vibrerer i længderetningen, vil den "indånde" lateralt. Imidlertid er denne vejrtrækning ikke ensartet langs resonatorens længde - det vil sige, at mængden af vejrtrækning er højest på det tidspunkt, hvor højeste belastning (stress). Derfor vil respiration for uformede resonatorer være højest ved knudepunkterne og det laveste (nær nul) ved udgangs- og inputoverfladerne. Denne ujævne åndedrætsfordeling fører til ujævn ansigtsamplitude. Denne effekt er vist i følgende figur.
Åndedrætsvolumen afhænger af tre faktorer
1. Poissons forhold. Materialer med høj Poissons forhold indånder mere, hvilket resulterer i reduceret amplitude ensartethed.
2. Fin linjebølgelængde. Materialer med korte bølgelængder (lave bølgehastigheder) har større belastning ved en given amplitude, hvilket resulterer i større respiration.
3. Vandrette dimensioner. En resonator med en større bredde, tykkelse eller diameter vil trække vejret mere end sin tyndere resonator.
Den første faktor afhænger kun af materialet. Den anden faktor afhænger af materialet (bølgehastighed) og frekvens. Den tredje faktor afhænger af resonatordesignet. Den slanke form af en resonator kan defineres ved at kombinere den anden og tredje faktorer.
For uformede resonatorer er den laterale dimension diameteren. Derfor, når resonatorens diameter er lig med halvdelen af bølgelængden af den tynde linje, er den slanke længde 1. 0.
Bølgelængde er omvendt proportional med frekvensen. Derfor, hvis resonatorens laterale dimensioner forbliver uændrede, kan resonatoren forekomme tynd ved 20 kHz, men kan forekomme "robust" ved 40 kHz. (Der er ingen specifik slank værdi at overveje en resonator robust.)
Derfor for at reducere vejrtrækning og forbedre ensartethed --
1. Resonatoren skal være slank (lang bølgelængde og lille lateral dimension).
2. Resonatormaterialet skal have et lavt Poissons forhold.
Følgende tabel og diagram viser virkningerne af en 20 kHz uformet Ø 125 mm horn lavet af typiske akustiske materialer (aluminium, titanium og stål) og to ganske ekstreme materialer (aluminium beryllium komposit og messing).
Tabel Bemærk:
1. amplitudehåndtaget er uformet og har ikke skruer.
2. Følgende tabel indeholder nogle yderligere oplysninger fra den forrige tabel. Bemærk, at de universelle materialegenskaber bruges til aluminium, titanium og stål.
3. beregning af fin linjebølgehastighed er
4. den givne indstillingslængde er kun anvendelig for de 20 kHz uformede Ø 125 mm horn.
5. Den maksimale radiale amplitude forekommer ved noden. Dens værdi er relateret til den aksiale amplitude i midten af amplitude stangoverfladen.
