双频超声波清洗机研究之二存在的问题

传统超声波清洗中存在的问题

一、超声波清洗槽内驻波的形成

超声波清洗机的结构，一般是将超声波换能器，安装在超声波清洗槽的底部，超声波换能器将电能转换成超声波机械能，并向水中发射，清洗槽中的超声波在水中由槽底向槽面传播，由于空气声阻抗很小，水与空气间的反射系数近似为1，那么清洗槽中的超声波在到达水面时会全部反射回来，向槽底传播。而向水面传播的超声波，同反射回来向槽底传播的超声波会在水中相遇，两列振幅相同的相干波在同一直线上沿相反方向彼此相向传播时叠加，当水的深度满足一定的条件时，即水的深度为水中超声波的半波长或半波长度整数倍时，水中的超声波就形成了驻波，在驻波的波节处，超声波的声场由于叠加相消而最弱，几乎为0，在超声波的波腹处，超声波的场强由于叠加而达到最大值。

二、传统超声波清洗存在的问题

当前市场上的超声波清洗设备多采用单频率的超声波来清洗。当清洗槽内清洗液高度假定为一定值时，由超声波清洗槽内驻波形成理论可知，超声波清洗槽内会出现清洗液内的声场强度分布不均匀，在超声波的波腹处，容易造成易损物的损坏，而在超声波的波节处，清洗物又得不到清洗，因而清洗液内超声波驻波的存在影响了对清洗物的清洗。同时，我们大家所了解的工件大小与频率有一定关系，那么单一频率工作的超声波清洗机，只能清洗单一尺寸和结构简单的清洗物件，而实际需清洗的物件尺寸多样，结构复杂的，单频超声波清洗机对此无能为力。

超声波专家研究的主要问题

为了解决超声波清洗中存在的问题，专家从超声波在介质中传波的波动方程入手，研究问题产生的原因，采用双频超声波清洗方式，可以极好的解决该问题，这个主要涉及到几方面的问题：

1.夹心式压电陶瓷换能器的设计方法、等效电路和电学性能。必须选择适合双频超声波清洗方式的两个最佳频率，如20KHZ-58KHZ。

2.采用单片机及软件设计，具有频率跟踪功能的双频超声波，能有效解决清洗槽内由驻波引起清洗困难等问题。

3.提高夹心式压电陶瓷换能器的电声转换效率，为超声波换能器的匹配电路，并且匹配的电感量。

4.测试超声波在液体中的传播时的声场场强，解决实际使用中液体的声场场强测试问题。