超(chao)聲(sheng)波(bo)清洗設(she)(she)備是(shi)以超(chao)聲(sheng)波(bo)作用于(yu)清洗工(gong)件，使得(de)附著在工(gong)件上(shang)的顆粒(li)、油污(wu)等(deng)隨(sui)超(chao)聲(sheng)波(bo)的機械振動而脫落或溶解(jie)或乳化(hua)等(deng)，達到(dao)洗凈(jing)工(gong)件的目(mu)的。從原理上(shang)說，超(chao)聲(sheng)波(bo)清洗設(she)(she)備中(zhong)核心部(bu)分應(ying)該是(shi)超(chao)聲(sheng)波(bo)的作用。
超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)清洗設備中(zhong)的(de)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)部(bu)分分為兩大(da)部(bu)件；一個是(shi)(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)換能器{或稱(cheng)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)振(zhen)頭)；另一個是(shi)(shi)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)發(fa)(fa)生(sheng)器，超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)換能器是(shi)(shi)將超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)發(fa)(fa)生(sheng)器提供的(de)電(dian)信號轉換為機(ji)械(xie)振(zhen)動．這篇文章只討論(lun)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)發(fa)(fa)生(sheng)器，不對超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)換能器作討論(lun)．
超聲(sheng)波(bo)發生器(qi)(以下簡稱發生器(qi))實質是一(yi)個功率信(xin)號發生器(qi)，它產生一(yi)定頻率的正弦(或類(lei)似正弦)信(xin)號，超聲(sheng)波(bo)發生器(qi)的發展(zhan)(zhan)與(yu)電(dian)力電(dian)子(zi)器(qi)件發展(zhan)(zhan)密切相關(guan)，一(yi)般可分為電(dian)子(zi)管、模擬式晶體(ti)管．開關(guan)式晶體(ti)管這幾個階段，下面分別敘述。
超聲波(bo)清(qing)洗設備(bei)的原理
首先(xian)由信號發生器(qi)來產生一(yi)個特(te)定(ding)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)信號，這(zhe)個信號可(ke)以(yi)是正弦信號，也可(ke)以(yi)是脈沖信號，這(zhe)個特(te)定(ding)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)就是換能器(qi)的(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)，一(yi)般在超(chao)聲波設備中使(shi)用(yong)到的(de)(de)超(chao)聲波頻(pin)(pin)率(lv)(lv)為25KHz、28KHz、35KHz、40KHz；1OOKHz或以(yi)上現(xian)在尚未大量使(shi)用(yong)．但(dan)隨著以(yi)后(hou)精(jing)密清洗的(de)(de)不(bu)斷(duan)發展。相信使(shi)用(yong)面(mian)會(hui)逐(zhu)步(bu)擴(kuo)大．
功(gong)(gong)率放(fang)大(da)器可有多種形式(shi)，如電子管(guan)甲類(lei)放(fang)大(da)器．甲乙(yi)類(lei)放(fang)大(da)器；晶(jing)體管(guan)甲類(lei)或(huo)乙(yi)類(lei)放(fang)大(da)器（均屬(shu)于模擬式(shi))：晶(jing)體管(guan)開關式(shi)放(fang)大(da)器等，功(gong)(gong)率一般從(cong)50W到5000W不(bu)等，由信號發生器產生的(de)頻率信號經(jing)過(guo)功(gong)(gong)率放(fang)大(da)器后需(xu)經(jing)過(guo)阻抗匹配(pei)，使得輸出的(de)阻抗與(yu)換能器相符，推動換能器將電信號轉換為機械振動．
比較完(wan)善的超(chao)聲波發(fa)(fa)(fa)生器還應(ying)有反(fan)饋環節(jie)，主要提供(gong)二個方(fang)面(mian)的反(fan)饋信(xin)號(hao)：個是(shi)提供(gong)輸(shu)出功(gong)率信(xin)號(hao)，我們知道當發(fa)(fa)(fa)生器的供(gong)電電源(yuan)（電壓）發(fa)(fa)(fa)生變化(hua)時(shi)．發(fa)(fa)(fa)生器的輸(shu)出功(gong)率也會發(fa)(fa)(fa)生變化(hua)，這(zhe)時(shi)反(fan)映在換(huan)能器上就是(shi)機械振動忽(hu)大忽(hu)小，導致清洗效果不穩定(ding)．因此(ci)需要穩定(ding)輸(shu)出功(gong)率，通(tong)過功(gong)率反(fan)饋信(xin)號(hao)相(xiang)應(ying)調整(zheng)功(gong)率放大器，使得功(gong)率放大穩定(ding)。
第二個是(shi)(shi)(shi)提供(gong)頻(pin)率跟(gen)蹤信號．當(dang)換(huan)能(neng)器(qi)(qi)工(gong)(gong)作在諧振頻(pin)率點時其(qi)效(xiao)率，工(gong)(gong)作穩定(ding)，而(er)換(huan)能(neng)器(qi)(qi)的(de)(de)諧振頻(pin)率點會由于裝配原因和工(gong)(gong)作老化后改變，當(dang)然(ran)這種改變的(de)(de)頻(pin)率只(zhi)是(shi)(shi)(shi)漂移，變化不(bu)是(shi)(shi)(shi)很大，頻(pin)率跟(gen)蹤信號可以控制(zhi)信號發(fa)(fa)生器(qi)(qi)，使信號發(fa)(fa)生器(qi)(qi)的(de)(de)頻(pin)率在一定(ding)范圍(wei)內跟(gen)蹤換(huan)能(neng)器(qi)(qi)的(de)(de)諧振頻(pin)率點．讓(rang)發(fa)(fa)生器(qi)(qi)工(gong)(gong)作在狀態。當(dang)然(ran)隨(sui)著現(xian)(xian)代電(dian)子(zi)技術，特別是(shi)(shi)(shi)微處理(li)器(qi)(qi)(uP)及信號處理(li)器(qi)(qi)(DSP)的(de)(de)發(fa)(fa)展，發(fa)(fa)生器(qi)(qi)的(de)(de)功能(neng)越(yue)來越(yue)強大，但不(bu)管如何變化，其(qi)核心功能(neng)應該是(shi)(shi)(shi)如上所述的(de)(de)內容(rong)，只(zhi)是(shi)(shi)(shi)每(mei)部分在實現(xian)(xian)時技術不(bu)同(tong)而(er)已(yi)。
發(fa)生器(qi)發(fa)展(zhan)的幾個階段
發生器發展可以分為(wei)三個(ge)大(da)的(de)階(jie)段；個(ge)階(jie)段是采(cai)用電子管(guan)放大(da)器；第(di)二個(ge)階(jie)段是采(cai)用晶(jing)體(ti)管(guan)模擬(ni)放大(da)器；第(di)三個(ge)階(jie)段是采(cai)用晶(jing)體(ti)管(guan)數字(開關)放大(da)器。
3.1電(dian)子管放大(da)器
在(zai)早期上世紀80年代前，信號的功率放大還采用電(dian)(dian)子(zi)(zi)管(guan)．采用電(dian)(dian)子(zi)(zi)管(guan)的好處呈它的動態范(fan)圍較寬．這個好處對(dui)于(yu)音頻放大器(qi)致關重要，但對(dui)超聲波發(fa)生器(qi)沒有什么用處，因此(ci)一旦功率晶體(ti)管(guan)出現(xian)后即(ji)遭淘汰．電(dian)(dian)子(zi)(zi)管(guan)的缺(que)點很(hen)多，例(li)如(ru)，功耗大。體(ti)積大、壽命短，效率低(di)。
3．2晶體管模擬放大(da)器(qi)
上世紀80年(nian)代到90年(nian)代中旬(xun)，功率晶體管(guan)發(fa)展已非常(chang)成熟，各種(zhong)OCL及OTL電路(lu)均適用(yong)于(yu)發(fa)生器．它的原(yuan)理圖如(ru)圖2所示．
信號(hao)發生器(qi)產生一個特定頻(pin)率(lv)的(de)正弦(xian)波(bo)，經(jing)前置放大(da)器(qi)進行信號(hao)放大(da)，推動功率(lv)放大(da)器(qi)進行功率(lv)放大(da)。再經(jing)阻抗變換(huan)，提(ti)供給(gei)換(huan)能器(qi)，其中VCC，VEE是通過變壓．整流(liu)、濾波(bo)后的(de)直流(liu)電源。
但模擬(ni)功率(lv)放大器有幾個缺點：
(1)功(gong)耗(hao)較大(da)。由于OTL，OCL電路理論效率(lv)(lv)(lv)(lv)只有(you)78％左右，實際效率(lv)(lv)(lv)(lv)更低，功(gong)耗(hao)大(da)，導(dao)致功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)管發(fa)熱(re)嚴重，需要較大(da)的散熱(re)功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)．功(gong)率(lv)(lv)(lv)(lv)管的發(fa)熱(re)導(dao)致工作不太穩定(ding)．
(2)體積(ji)大(da)、重量重．由于功率管(guan)輸出的功率受到
限制，要(yao)輸出較(jiao)大(da)的(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)(lv)需(xu)要(yao)更多的(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)(lv)管(guan)，況且(qie)發生(sheng)器(qi)(qi)所需(xu)求的(de)(de)直流電(dian)源(yuan)是(shi)通過變壓(ya)器(qi)(qi)降壓(ya)。整流。濾波后得到的(de)(de)．大(da)功(gong)(gong)率(lv)(lv)的(de)(de)變壓(ya)器(qi)(qi)比(bi)較(jiao)重，效率(lv)(lv)也(ye)比(bi)較(jiao)低．
(3)不易使用(yong)現代的微處理器來處理，由于(yu)該電路呈(cheng)現一個比(bi)較典型的模擬線(xian)路特征，用(yong)數字處理比(bi)較復雜，涉及到A／D(模擬轉(zhuan)(zhuan)數字)和(he)D／A(數字轉(zhuan)(zhuan)模擬)，成本(ben)比(bi)較高，可靠性低