大功率超声波的原理及应用

超声技术是通过超声波产生、传播及接收的物理过程完成的。超声波具有聚束、定向及反射、透射等特性。按超声振动辐射大小不同大致可分为：用超声波使物体或物性变化的功率应用，称谓功率超声；用超声波得到若干信息，获得通信应用，称谓检测超声。通常，从超声波的功率来衡量，前者比后者要高出一个数量级以上，两者有本质的差别。例如，在液体中发射足够大的超声波能量，就会产生“空化现象”，能用于清洗，乳化油，让固体粒子在液中扩散，使高分子分解与重聚，促进化学反应、脱气等；在气体中发射大功率超声波，可加速烟雾粒子的凝聚，食品获干燥等；在固体中发射大功率超声波，可作振动粉碎，金属材料切削和塑性加工，更可焊接金属和塑料及促进粘合剂固化等；在人体或生物体中控制发射大功率超神波，还可以治疗各种疾病及促进农作物生长发育等等。

大功率超声波的物理化学作用可分为：机械作用、空化作用、热学作用、其他作用。

1、机械作用

超声在传播过程中，会引起介质质点交替的压缩与伸张，构成了压力的变化，这压力的变化将引起机械效应。超声引起的介质质点运动，虽然位移和速度不大，但与超声振动频率的平方成正比的质点加速度却很大。有时超过重力加速度的数万倍，这么大的加速度足以造成对介质的强大机械效应。甚至能达到破坏介质的作用。

2、空化作用

在流体动力学中空化作用是指这样一种现象。存在于液体中的微气泡（空化核）在声场的作用下振动，当声压达到一定值时，气泡将迅速膨胀，然后突然闭合，在气泡闭

合时产生冲击波，这种膨胀，闭合，振荡等一系列动力学过程称为声空化，多年来声空化现象常作为超声学及其应用的一项基础研究。声化学是其中一个重要分支。

3、热学作用

如果超声波作用于介质中被介质吸收，也就是有能量吸收。同时，由于超声的振动，使介质产生强烈的高频振荡，介质间互相摩擦而发热，这种能量使液体、固体温度升高。超声在穿透两种不同介质的分界面上，温度升高更大，这是分界面上特性阻抗不同，将产生反射，形成驻波引起分子间的相对摩擦而发热。超声热作用在工业、医疗上都得到了广泛的应用。

大功率聚焦探头式超声波单元主要技术指标

1、可选频率范围：15KHz ～60 KHz。

2、常用频率：20kHz

3、每单元标称功率：500W、1000W、1500W、2000W、3000W，频率越低，每单元功率越

大；频率越高，每单元的功率越小。也可以多单元组合使用。

4、工具头（探头）材料：不锈钢，钛合金，也可根据用户特殊要求定制。

5、超声波振动部件典型尺寸：Φ160mm×800mm

6、超声波振动部件典型重量：12 kg

7、驱动电源：模拟式电源，数控式电源，频率自动跟踪、过流过压保护、功率大小可调。

8、驱动电源典型尺寸：350×250×120mm

9、驱动电源典型重量：18 kg

大功率超声波的测量方法

1、声强测量（在液体中）

测量仪器：声压天平、标准水听器+电压表、超声波声强测量仪

2、振幅测量（固体振幅）

测量仪器：激光测量仪、超声波振幅测量仪

杭州成功超声设备有限公司创立于1995年，是国内从事超声应用研究、大功率超声波换能器开发与生产的专业厂商。公司主要产品有换能器、超声驱动电源等。这些产品作为功率超声应用行业的核心关键部件广泛应用于声化学、塑料焊接、金属焊接、橡胶切割、无纺布焊接等领域。