超聲波清洗換能器是一種能量轉換器件，它的功能是將輸入的電功率轉換成機械功率（即超聲波）再傳遞出去，而它自身只消耗很小的功率。

超聲波清洗發生器將220V的市電轉換為高頻電流傳遞給壓電陶瓷，諧振于超聲頻率的壓電陶瓷，由材料的壓電效應將電信號轉換為線性的機械振動，再通過超聲波變幅桿放大（減?。┱穹?，最終傳送到工具頭進行工作。超聲波清洗換能器一般有磁致伸縮式和壓電陶瓷兩種形式，我們公司采用所有換能器均為壓電陶瓷。

磁致伸縮：磁場作用下材料發生變形或材料變形時產生磁場的效應。這些材料通常含有表現出強磁致伸縮的鎳。磁致伸縮傳感器中使用了磁致伸縮材料（通常為疊層），由于渦電流，磁致伸縮換能器通常比壓電換能器具有更高的損耗，因此具有更高的冷卻要求。

超聲波換能器的組成

幾乎所有用于功率超聲的壓電換能器都是Langevin類型的，即，一個或多個壓電陶瓷在前驅動器和后驅動器之間進行機械壓縮（預應力）。

超聲波清洗換能器主要由中央壓電陶瓷元件、前后金屬蓋板 、預應力螺桿、電極片以及絕緣管組成，具體組成詳見下圖。

后驅動器：壓電換能器背面的圓柱形元件，后驅動器緊靠最后一片壓電陶瓷，并通常通過疊成螺栓施加預緊壓力。電極片：在換能器相鄰的壓電陶瓷之間的一種薄的導電圓盤。換能器驅動電壓施加于這些電極之間。前端驅動器：將換能器的超聲波能量傳送到變幅桿或工具頭，前驅動器通常包括用于連接外殼的安裝法蘭。預應力螺桿：單個堆疊螺栓穿過陶瓷的中心孔。擰緊該螺栓后，陶瓷將在后驅動器和前驅動器之間被壓縮，從而對陶瓷施加所需的預應力。壓電陶瓷：壓電陶瓷是換能器的心臟，將超聲波發生器的電信號轉換為線性的機械振動的一種元器件。

換能器核心元器件

壓電陶瓷通常分為“軟”或“硬”。硬壓電陶瓷用于電力應用。硬質壓電陶瓷有兩種基本類型，通常稱為PZT4和PZT8（PZT代表壓電陶瓷組成的鋯鈦酸鉛），我們公司所有換能器均采用PZT-8的壓電陶瓷。PZT-8的壓電陶瓷具有更高的品質因素Qm，更高的安全工作溫度（居里溫度）以及較低的介電損耗（tanδ）。

換能器制作核心

由于壓電陶瓷的張力較弱，因此當換能器超聲振動時，必須施加靜態壓縮預應力以防止壓電陶瓷承受拉應力。另外，預應力確保壓電陶瓷界面形成良好的接觸，從而使聲波以最小的損耗良好地傳輸。壓縮預應力必須足以防止壓電陶瓷遭受超聲拉伸應力和防止橫向壓電陶瓷滑移，在超聲波換能器制作過程中預應力的大小對品質起決定性的作用。

傳統方式擰緊換能器

通過擰緊預應力螺栓后可以對壓電陶瓷施加預應力。傳統方法是使用扭矩扳手，設置特定的扭力后擰緊預應力螺栓，但是該參數受許多因素影響，并且經常會有偏差。使用同樣扭力的情況下，螺栓以及前后驅動器的潤滑程度，會影響到施加在陶瓷片上預應力的大小。

預應力對換能器的影響

壓電陶瓷的阻抗和頻率會隨著預應力的增加而穩定，較大的預應力可以降低換能器的阻抗，如果壓電陶瓷未充分夾緊，換能器阻抗將變大。

那換能器的預應力是不是越大越好呢？

過大的預應力會使得換能器的性能降低，主要體現在以下幾個方面：

壓電陶瓷的性能在壓縮偏壓作用下發生了變化。特別是，材料有效工作的最高安全溫度可能會大幅度降低，高壓縮應力可能會降低居里溫度。過多的預緊力會導致明顯的去極化，同時還會產生不穩定的阻抗和老化。過大的預應力會減少換能器的使用壽命，嚴重時候還會引起換能器的陶瓷片晶裂。換能器預應力過大前期會表現出較小的阻抗，但是隨著時間推移換能器的性能變下降，同時伴隨高阻抗的產品。HCSONIC換能器制作

我們將換能器固定在工作臺上，然后將電極片的正負極和專用設備相連，輸入相應的參數后，使用特定的扳手對預應力螺栓進行擰緊，當預應力達到所需的值時，設備會提示停止工作，從而制作高品質的超聲波換能器，以適應各種工作環境。