Ultraschall-Fehlererkennung Prinzip und Sensor Test und Design

- Apr 17, 2018-


Ultraschallwandler, Hörner und Schallabdeckungen sind Geräte, die elektrische Energie in Schwingungen umwandeln. Um das Funktionsprinzip zu verstehen, können Vergleiche zwischen Ultraschallschweißmaschinen und Automobilen gezogen werden.

 

Der Sensor führt eine Energieumwandlung durch (als Motor), der Transformator passt das Verhältnis zwischen Kraft und Geschwindigkeit (z. B. Getriebe) an und schließlich führt das Ultraschall / Ultraschallhorn diese Energie und wendet diese Energie an, um die erforderliche Arbeit (als Rad) zu vollenden.

 

In einem Automobil müssen alle mechanischen Systemkomponenten gut entworfen und harmonisch gestaltet sein, um die Energieübertragungseffizienz zu maximieren. Das gleiche gilt für Ultraschallsysteme, aber in diesem Fall ist der Schlüsselparameter für die Effizienz die Frequenz der Komponenten, die so nahe wie möglich sein sollten (zum Beispiel 20 kHz +/- 50 Hz).


Ultrasonic welding and automotive mechanical systems.gif

Ultraschallschweißen und automechanische Systeme


Betriebs

 

Der Sensor hat zwei Betriebsfrequenzen und kann leicht in seiner elektrischen Impedanzkurve identifiziert werden. Die maximale Impedanz entspricht der Antiresonanzfrequenz (maximale Geschwindigkeit). Ultraschallschweißsysteme arbeiten mit Antiresonanzfrequenzen. Die minimale Impedanz entspricht der Resonanzfrequenz (maximale Kraft). Das Ultraschallreinigungssystem arbeitet mit einer Resonanzfrequenz.



Ultrasonic Sensor's impedance curve vs. frequency.gif

Die Impedanzkurve des Ultraschallsensors gegenüber der Frequenz

Lower the length of the ultrasound electrode- horn to increase the frequency.gif

Verringern Sie die Länge der Ultraschallelektrode / des Horns, um die Frequenz zu erhöhen

Ultraschallschweißgerät / Form (Fabrik):

 

Reduzieren Sie die Frequenz von Ultraschall / Lautsprechern:


Steps to reduce the frequency of ultrasound speakers.gif

Schritte zur Reduzierung der Frequenz von Ultraschall / Lautsprechern

Sensortest

 

Für einen ordnungsgemäßen Betrieb müssen die Frequenz und die Impedanz des Sensors innerhalb der Toleranz liegen. Zum Beispiel sollte die Frequenz für ein Schweißsystem 2,5% höher als die nominale akustische Einstellfrequenz mit einer Toleranz von +/- 0,25% sein.

 

Die entscheidenden Faktoren für Frequenz und Impedanz sind die Maßgenauigkeit des Bauteils, die Dichtigkeit der Anwendung, die Qualität der Keramik und die Abstimmung (ähnlich wie bei der Ultraschallausbreitung).


Using TRZ Analyzer to Determine Transducer Frequency and Impedance.jpg

Verwenden des TRZ-Analysators zur Bestimmung der Transducer-Frequenz und Impedanz


Akustischer Test

 

Die Frequenz und Impedanz der akustischen Gruppe muss innerhalb eines akzeptablen Bereichs liegen. In Schweißsystemen beträgt die Toleranz der Frequenz ± 0,25%, zum Beispiel 20 kHz ± 50 Hz.

 

Die Leistung hängt von der Frequenzabstimmung und der Konsistenz zwischen den Komponenten ab. Dies kann passieren, wenn Sensoren und Wandler (eine niedrige Frequenz und die andere hohe Frequenz) kombiniert werden, auch wenn mit der richtigen Frequenz gearbeitet wird. Diese Art von Problem wird durch Messung der Impedanz erkannt.

 

Die entscheidenden Faktoren für Frequenz und Impedanz sind die Maßgenauigkeit des Bauteils, die Dichtigkeit der Anwendung, die Qualität der Keramik und die Abstimmung (ähnlich wie bei der Ultraschallausbreitung).


Ultrasonic welding acoustic vibration amplitude.gif

Ultraschallschweißen akustische Schwingungsamplitude


Piezokeramischer Test

Piezoelektrische Keramiken sind Sensorkerne und Schlüsselkomponenten. Für Leistungsanwendungen werden üblicherweise die Typen PZT-8 und PZT-4 verwendet.

Vor dem Zusammenbau muss ein Mikroriss der Keramik nachgewiesen werden. Mit der TRZ-Software können Risse durch anomale Spitzen in der elektrischen Impedanzkurve leicht erkannt werden.


Testing Piezoelectric Ceramics with TRZ Softwar.gif

Piezokeramik mit TRZ Software testen


Vorausschauende Wartung

 

Mit vorausschauender Wartung können Probleme im Ultraschallsystem leicht vermieden werden. Im Allgemeinen stellt die Frequenzabweichung einen Verschleiß dar und die Impedanz stellt Kopplungsprobleme dar. Diese Probleme werden gelöst, indem die Schnittstelle wieder befestigt und poliert wird.


Predictive maintenance of systems using TRZ for cutting and welding.jpg


Predictive Wartung von Systemen mit TRZ zum Schneiden und Schweißen

Ein paar:EPC-Detektor Funktionsweise des Ultraschallgleichrichtergeräts - Ultraschallkorrektur Der nächste streifen:Wie löst man die Fehlfunktion des Ultraschall-Näherungsschalters?