超音波トランスデューサの一般的な用途

超音波トランスデューサの機能は、入力電力を機械的な電力(すなわち、超音波)に変換し、次いで、電力自体のごく一部を消費しながら、それを伝達することである。

超音波トランスデューサは広く使用されており、アプリケーション産業に応じて、産業、農業、輸送、生活、医療、軍事に分かれています。実現された機能によると、超音波処理、超音波洗浄、超音波検出、検出、監視、テレメトリ、リモートコントロールなどに分けられます。作業環境に応じて、液体、気体、生体などに分けられます。性質に応じて、それはパワー超音波、検出超音波、超音波イメージングなどに分けられます。

1. 圧電セラミック変圧器

圧電セラミック変圧器は、分極後の圧電体の圧電効果を利用して電圧出力を実現します。入力部は正弦波電圧信号によって駆動され、逆圧電効果によって振動します。振動波は入出力部を介して出力部に機械的に結合し、出力部は正の圧電効果によって電荷を発生させ、圧電体の電気エネルギーを実現する。- 圧電トランスの共振周波数で最高の出力電圧を得るための機械的エネルギー - 電気エネルギーの2つの変換。電磁変圧器と比較して、これは小型、軽量、高出力密度、高効率、耐破壊性、高温耐性、燃焼を恐れない、電磁干渉および電磁ノイズなし、および単純な構造、作りやすい、大量生産が容易であるという利点を有し、いくつかの分野では電磁変圧器および他の利点のための理想的な交換部品になる。このような変圧器は、スイッチングコンバータ、ノートブックコンピュータ、ネオンランプドライバなどに使用されます。

2. 超音波モーター

超音波モータは、ステータをトランスデューサとして使用し、圧電結晶の逆圧電効果を利用してモータステータを超音波周波数で振動させ、ステータとロータとの間の摩擦によってエネルギーを伝達してロータを回転させる。超音波モーターは、小型、大きなトルク、高解像度、シンプルな構造、ダイレクトドライブ、ブレーキ機構なし、ベアリング機構がありません。これらの利点は、装置の小型化に有益である。超音波モーターは、光学機器、レーザー、半導体マイクロエレクトロニクス、精密機械および機器、ロボット工学、医学および生物工学で広く使用されている。

3. 超音波洗浄

超音波洗浄のメカニズムは、超音波が洗浄液中を伝播する際のキャビテーション、放射圧、音流などの物理的効果を利用して、洗浄部品の汚れを機械的に剥離すると同時に、洗浄液と汚れとの間の化学発生を促進することができる。目的を洗浄する目的を達成するための反応。超音波洗浄機が使用する周波数は、洗浄対象物の大きさや目的に応じて10〜500kHzから選択することができ、一般に20〜50kHzである。超音波振動子周波数の増加に伴い、ランジュバン発振器、縦型発振器、厚さ発振器などを使用することができる。小型化の面では、ウェーハ振動子の径方向振動や曲げ振動もある。超音波洗浄は、農業、家庭用機器、電子機器、自動車、ゴム、印刷、航空機、食品、病院、医学研究など、さまざまな業界でますます使用されています。

4. 超音波溶着

超音波溶接は、超音波金属溶接と超音波プラスチック溶接の2つのカテゴリに分けることができます。その中でも、超音波プラスチック溶着技術が広く用いられている。トランスデューサによって生成された超音波振動を使用して、超音波振動エネルギーを上部溶接部を介して溶接領域に伝達する。溶接領域、すなわち2つの溶接部の接合部の音響抵抗が大きいため、プラスチックを溶融させるために局所的な高温が発生し、接触圧力の作用下で溶接作業が完了する。超音波プラスチック溶接は、他の溶接方法では溶接できない部品の溶接を容易にすることができます。さらに、プラスチック製品の高価な金型料金を節約し、処理時間を短縮し、生産効率を向上させ、経済性、速度、信頼性の特性も備えています。

5. 超音波処理

微細な研磨剤は、超音波加工工具とともに一定の静圧でワークピースに塗布され、工具と同じ形状に加工することができる。処理中、探触子は15~40kHzの周波数で15~40ミクロンの振幅を生成する必要があります。超音波ツールは、ワークピースの表面上の研磨剤をかなりの衝撃力で連続的に衝撃させ、超音波放射部分を破壊し、材料を除去する目的を達成するために材料を破壊する。超音波処理は、主に宝石、翡翠、大理石、メノウ、超硬合金などの脆くて硬い材料の処理、ならびに特殊な形状の穴や微細で深い穴の処理に使用されます。さらに、通常の切削工具に超音波探触子を追加することも、精度と効率を向上させる役割を果たします。

6.超音波減量

超音波トランスデューサのキャビテーション効果と微小機械振動を利用して、ヒト表皮下の余分な脂肪細胞が壊れ、乳化され、体内から排出され、体重を減らして成形する目的を達成する。イタリアのゾッキは、ベッドで初めて超音波脂肪除去を使用し、成功し、整形手術と美容の先例を作りました。超音波脂肪除去技術は、国内外で急速に発展しています。

7. 超音波育種

植物種子への超音波照射の適切な頻度および強度は、種子の発芽速度を改善し、カビ腐敗の速度を低下させ、種子の成長を促進し、植物の成長速度を改善することができる。情報によると、超音波はいくつかの植物種子の成長速度を2〜3倍に増加させることができる。

8. 電子血圧計

超音波トランスデューサは、血管の圧力を受信するために使用されます。バルーンを圧縮して血管に押し付けると、超音波トランスデューサは、加えられた圧力が血管拡張圧力よりも高いため、血管の圧力を感じることができない。血管の圧力が一定の値まで低下すると、両者の圧力はバランスに達する。このとき、超音波振動子は、心臓の収縮期圧である血管の圧力を感じることができる。血圧値。電子血圧計は、聴診器のキャンセルにより、医療スタッフの労働強度を低下させることができます。

9. テレメトリとリモートコントロール

有毒、放射性、その他の過酷な環境では、人々はその近くで働くことができず、遠隔操作する必要があります。テレビ、ファン、照明などの電気スイッチはリモコンが必要で、遠隔地から超音波を送信する超音波トランスデューサを設置することができます。制御システム上の受信トランスデューサは、音響信号を電気信号に変換してスイッチを動作させます。

10. トラフィック監視

現代の交通では、車両の運転を把握するために、車両の通過とカウントを自動的に監視することが非常に必要です。たとえば、交通監視ステーションは、トランシーバと送信の両方のために超音波トランスデューサとその補助機器を設置します。車両が通過すると音響パルスが戻り、カウントして蓄積することで1日の車両数を求めることができます。車の後部にはデュアルパーパストランスデューサを設置し、逆衝突事故を未然に防ぐ。受信圧電超音波振動子を道路上に設置することで、ノイズ指数を監視することもできます。

11. レンジング

超音波測距装置は、サウンドルーラーとも呼ばれます。これは、デュアルパーパストランスデューサを介してパルス時間間隔を測定します。サウンドルーラーは10m以内の距離を測定することができ、精度は数千分の1に達することができます。

12. 漏れ検出とガス検出

圧力システムの場合、漏れ時に、ジェット騒音は圧力容器の内側と外側の圧力差によって引き起こされます。このノイズスペクトルは非常に広い。非圧力システムの場合、超音波源は閉鎖系内に配置され、閉鎖系外から受信することができる。一般に、漏れがないときに測定される信号振幅は非常に小さいか、まったくなく、漏れ点で信号振幅が急激に大きくなる傾向があります。ガス流量検出も化学工業における重要な手段の1つです。流量検出には、ロタメータなど、さまざまな増幅があります。しかし、超音波探触子を使用する主な利点は、流体の流れを妨げないことです。

13. 情報収集

知能ロボットは、宇宙空間を自由歩行したり、物体を認識するなどの機能を実現するためには、超音波振動子を使って距離を計測したり、視覚障害者を誘導したりするだけでなく、画像認識も行う必要があります。そのため、複数の機能を実現するためには小型の超音波探触子アレイが求められており、この側面は重要な研究テーマとなり、多くの科学者がこれから努力するようになります。