本设计采用清洗机振荡 放大型超声波发生器

　　超声波清洗机设计完整版本_物理_自然科学_专业资料。专科毕业设计（论文） 题目 超声波自动清洗机设计 高职 院（系） 数控 专业 学号 学生姓名 指导教师 起讫日期 设计地点 教学楼 引言 目 录 3 可编辑 word 文

　　专科毕业设计（论文） 题目 超声波自动清洗机设计 高职 院（系） 数控 专业 学号 学生姓名 指导教师 起讫日期 设计地点 教学楼 引言 目 录 3 可编辑 word 文档 章 超声波清洗机原理和特点 3 第二章 超声波发生器设计 .4 节 超声波发生器的选择 .4 第二节 超声波振荡器设计 6 第三节 超声波放大器设计 7 第四节 高频驱动和匹配电路 9 第三章 超声波换能器选择设计 10 第四章 清洗槽设计 11 参考献 11 超声波清洗机 可编辑 word 文档 摘要：超声波清洗始于20世纪50年代初，随着技术的进步应用日益扩大。目前已广泛地用于 电子电器工业、清洗半导体器件、电子管零件、印刷电路、继电器、开关和滤波器等；机械工 业中用于清洗齿轮、轴承、油泵油嘴偶件、燃油过滤器、阀门及其他机械零件，大如发动机及 导弹部件，小如手表零件；再如光学和医疗器械方面用于清洗各种透镜、眼镜及框、医用玻璃 器皿、针管和手术器具等；此次设计的超声波清洗机主要应用于家庭中厨具和一些难洗的生活 用具。该产品是一种机电产品，通过压电陶瓷材料做成的超声波换能器将超声频电振荡转变成 机械振动，在液体中产生超声波振动进行清洗。利用超声波可以穿透固体物质而使整个清洗介 质振动并产生空化气泡，该清洗方式对任何生活用具不存在清洗不到的死角，且清洗洁净度非 常高。这种新一代时尚家电，能够使人们从繁琐的家务劳动中解脱出来。 关键词：超声波；清洗机；换能器 引言 超声波是一种超过人类听力频率范围的声波，具有频率高、方向性准、穿透能力强等 特点，广泛应用于清洗、距离测量、医学等领域。超声清洗始于2O世纪5O年代初，开 始主要用于电子、光学和医药等领域，作为一项实用性很强的技术，其应用场所广 泛，涉及到大的机械零部件，小半导体器件的清洗等，常常称作“无刷清洗”。超声 波清洗的主要特点是速度快、效果好、容易实现工业控制等针对复杂工件表面，如空 穴、凹凸处，普通清洗方法很难实现，而采用超声波就可以获得很好的效果。随着声 化学的出现与应用，再配合使用适当的溶液，调节清洗液酸碱度等，清洗效果更好 章 超声波清洗机原理与结构 1.1 超声波清洗的原理和特点 图1是超声波清洗的原理图，换能器将超声频电能转换成机械振动并通过清洗槽壁向盛 在槽中的清洗液辐射超声波。存在于液体中的微气泡(称为空化核)在声波的作用下振 动，当声压或声强达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合。在气泡闭合时，产 生冲击波，在气泡周围产生10 一10 Pa的压力及局部高温，这种物理现象称为超声空 化。空化所产生的巨大压力能破坏不溶性污物而使它们分散于溶液中。蒸汽型空化对 污垢层的直接反复冲击，一方面破坏污物与清洗件表面的吸附，另一方面也会引起污 物层的疲劳破坏而脱离。气体型气泡的振动对固体表面进行擦洗，污层一旦有缝可 钻，气泡还能“钻入”裂缝作振动，使污垢脱落。由于空化作用，两种液体在界面迅 速分散而乳化，当固体粒子被油污裹着而附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子自 行脱落。超声在清洗液中传播时会产生正负交变的声压，冲击清洗件，同时由于非线 形效应会产生声流和微声流，而超声空化在固体和液体界面上会产生高速的微声流， 可编辑 word 文档 所有这些作用能够破坏污物，除去或削弱边界污层，增加搅拌、扩散作用，加速可溶 性污物的溶解，强化化学清洗剂的清洗作用。 图 1 超声波清洗机原理图 由此可见，凡是液体能浸到声场存在的地方都有清洗作用，而且清洗速度快、质量 高，特别适合于清洗件表面形状复杂，如空穴、狭缝等的细致清洗，易于实现清洗自 动化。对一般的除油、防锈、磷化等工艺过程，在超声波作用下只需两三分钟即可完 成，其速度比传统方法可提高几倍到几十倍，清洁度也达到高标准。在某些场合下可 以用水剂代替有机溶剂进行清洗，或降低酸碱的浓度。对于一些有损人体健康的清 洗，如清洗放射性污物可以实现遥控和自动化清洗。超声清洗也有其局限性，例如对 声波反射强的材料如金属、陶瓷和玻璃等清洗效果好，而对声波吸收大的材料如布 料、橡胶以及粘度大的污物清洗效果差。 第二章 超声波发生器设计 2.1 超声波发生器的选择 超声波发生器也称作超声电源，它是一种用以产生超声频电能并向超声换能器提 供的装置。按照所采用的工作原理，可以把超声波发生器分为模拟电路和数字电路两 大类。模拟电路超声波发生器又分为振荡一放大型和逆变型两种。本设计采用振荡一 放大型超声波发生器，其结构框图如图 2 所示。它是一个带有振荡电路的放大器，由 振荡、放大、匹配电路和电源组成。振荡器产生一定频率的信号，放大器将其放大到 一定的功率输出。达到负载值，通过输出变压器进行阻抗匹配，并通过功放输 出。 可编辑 word 文档 振荡器 放大器 匹配器 超声换能器 电源 图 2 振荡-放大型超声波发生器结构框图 振荡条件： 从结构上看，正弦波振荡器就是一个没有输入信号的、带选频网络的正反馈放大器。 图 3 表示接正反馈时放大器在输入信号X1 =0 时的方框图，简化下得图 4。由图 4 可知， 如果在放大器输入端 1 外接一定频率，一定幅度的正弦波信号 Xa，经过基本放大器和 反馈网络所构成的环路输出后，在反馈网络的输出端 2 得到反馈信号 Xf 与 Xa 在大小 和相位上都一致，则可以除去外接信号 Xa，将 1、2 两端连接在一起(如图中虚线所示) ? ? 而形成闭环系统，其输出端可继续维持与开环时一样的输入信号，即 X f = X a 。 基本放大器（A） 反馈网络 （F） 图 3 正弦波振荡器方框图 可编辑 word 文档 ? A ? F 图 4 正弦波振荡器方框图 1 ? ? AF ＝AF＝ 振幅平衡条件 和 ?a + ? f =2n? n=0,1,2,3…… 相位平衡条件 这两个式子是正弦波振荡器产生持
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