自創(chuàng)建超聲波換能器設(shè)備以來，有兩種類型的換能器來產(chǎn)生過程所需的聲波：壓電和磁致伸縮。雖然它們的功能都足以使其在市場(chǎng)上占有一席之地，但每種超聲換能器都有其特點(diǎn)，因此使其更適合于特定任務(wù)。為了比較它們，必須研究它們的工作方式以及它們各自的特點(diǎn)。

工作原理

壓電技術(shù)使用鋯鈦酸鉛制成的具有特殊電性能的晶體。在換能器中，這種晶體材料在相對(duì)的面上附有兩條電線。然后將晶體和布線組裝在兩個(gè)金屬板之間的外殼中。當(dāng)電流流過布線并進(jìn)入晶體時(shí)，晶體會(huì)迅速改變形狀并膨脹。當(dāng)電流終止時(shí)，晶體返回其原始形狀。使用該技術(shù)的超聲換能器以設(shè)定的頻率快速循環(huán)通過晶體的電流，從而產(chǎn)生共振效果。

磁致伸縮超聲換能器的工作原理是，富鐵金屬在受到磁場(chǎng)作用時(shí)會(huì)膨脹和收縮。為了利用這種行為，將富含鐵的金屬芯包裹在銅線中。然后將該組件包含在一個(gè)罐中。當(dāng)電流通過銅線時(shí)，金屬芯會(huì)膨脹并延長(zhǎng)。像壓電換能器一樣，設(shè)定頻率的電流會(huì)產(chǎn)生諧振效果。

固定方式

使用粘合劑將壓電超聲換能器粘合到超聲清潔器外殼上。首次引入壓電技術(shù)時(shí)，這會(huì)產(chǎn)生問題，因?yàn)槟z粘劑會(huì)變?nèi)醪⒔K失效。由于開發(fā)了可用于飛機(jī)行業(yè)的工程技術(shù)，該限制已不復(fù)存在。盡管重復(fù)使用，現(xiàn)代粘合劑仍不允許換能器附著。

磁致伸縮換能器的外殼直接焊接到超聲清洗器的儲(chǔ)罐上，提供牢固，幾乎不易斷裂的結(jié)合。

超聲波換能器頻率

超聲波清洗的理想狀態(tài)是在40kHz-70kHz的頻率下運(yùn)行，但是該過程仍可以在25kHz-170kHz的寬范圍內(nèi)進(jìn)行。

磁致伸縮超聲換能器只能在高達(dá)30kHz的頻率下工作，這意味著其適用用途受到較大限制。在這種情況下，磁致伸縮換能器超聲清洗系統(tǒng)的佳用途是用于大型機(jī)械，這些機(jī)械具有難以去除的污染物。該過程還必須不需要徹底清潔機(jī)械。在電鍍加工線上可以使用該應(yīng)用程序的例子。

另一方面，壓電超聲換能器能夠在25kHz至170kHz的整個(gè)范圍內(nèi)工作，從而使其用途極為多樣化。

能源消耗

磁致伸縮超聲換能器必須將電能轉(zhuǎn)換為磁能，然后使用它來產(chǎn)生機(jī)械能。整個(gè)過程會(huì)產(chǎn)生大量浪費(fèi)的能量，通常以熱能的形式浪費(fèi)掉。

壓電超聲換能器能夠一步將低壓電流轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而使其效率很高。因此，在消耗相同數(shù)量的電能的情況下，壓電換能器可以執(zhí)行更多的工作。

固有超聲換能器噪聲水平

當(dāng)產(chǎn)生諧波頻率時(shí)，次諧波頻率通常會(huì)作為自然產(chǎn)物產(chǎn)生。大多數(shù)壓電換能器的工作頻率為40kHz或更高，這意味著產(chǎn)生的第一個(gè)次諧波為20kHz，超出了正常人的聽覺范圍。

磁致伸縮超聲換能器通常以30kHz或更低的頻率工作，產(chǎn)生可聽見的次諧波頻率。這些頻率聽起來與近距離聽到的高壓電氣或變壓器的嗡嗡聲相同。當(dāng)將多個(gè)磁致伸縮換能器安裝在同一個(gè)超聲波清洗槽中時(shí)，噪音水平需要使用保護(hù)性的助聽器。

超聲波換能器預(yù)期壽命

壓電換能器首先使用石英晶體，隨著時(shí)間的流逝，石英晶體終會(huì)失去強(qiáng)度。此后，工程師創(chuàng)造了可以通過特殊工藝進(jìn)行預(yù)時(shí)效處理的半導(dǎo)體陶瓷材料，從而減少了組件組裝后的磨損量。

結(jié)合新型晶體化合物，它們的使用壽命與磁致伸縮換能器一樣長(zhǎng)，而磁致伸縮換能器一直享有很長(zhǎng)的使用壽命。

總結(jié)

盡管磁致伸縮技術(shù)在某些機(jī)械過程中具有理想的用途，但通常已顯示出壓電超聲換能器具有更好的性能和理想的質(zhì)量。