[实用新型]一种多模态振动的超声清洗用换能器

说明书

本实用新型提供一种多模态振动的超声清洗用换能器，所述换能器包括后匹配块、压电晶体组件及声能辐射块，所述压电晶体组件后端与所述后匹配块前端相连，所述后匹配块中心连接有预应力螺杆，所述压电晶体组件连接有电极片；所述声能辐射块的后端面连接至少一个所述压电晶体组件；工作时，所述声能辐射块在宽度方向的频率，和/或，长度方向的频率，和/或，对角方向的频率分别与其厚度方向振动模态频率接近或相同。本多模态振动的超声清洗用换能器能在水中实现相同频率下不同振动方向模态，产生不同方向声能均匀分布的效果，用于清洗零件时具有清洗效果好、使用成本低、能量均匀分布等特点。

技术领域

本实用新型涉及一种超声换能器，特别是涉及一种多模态振动的超声清洗用换能器。

背景技术

超声换能器，是一种实现电能与声能(即高频机械振动能)相互转换的器件。超声清洗或处理，是通过换能器产生的超声波振动，在水中发生空化效应所产生的瞬间高压空泡，冲击被清洗物而达到良好的清洗效果称为超声清洗，或这种空泡对溶解于水中的物质产生特殊的物理和化学反应效果，称为超声处理。

传统的在水中多维度振动的换能器多采用单一振动模态的变截面棒式或多模态振动的空心棒式通过插入水中工作来实现(简称：棒式清洗换能器)，或者在清洗槽外侧布置不同方向的单一轴向振动的清洗换能器来实现。如图1所述的现有棒式清洗换能器结构示意图，棒式清洗换能器包括现有换能器主体11和变截面棒12，变截面棒12为实心棒或空心棒。

传统的清洗换能器的变截面棒12通常设计为圆锥体形或直柱体形，为轴向的单一振动模态，在水中的声场能量同样表现为沿其振动方向的单一轴向的优势分布。对应产生的空化效应及清洗效果也呈类似的区域分布。对于复杂待清洗物体，如需对具有不同方向的盲孔进行清洗的金属零件，就需要定时变换被清洗零件的角度或在多方向上排布换能器来实现不同方向的振动效果振动，以达到彻底清洗的目的。

现有的棒式清洗因为电学Q值高，输出功率大，需要高精度的频率跟踪电路驱动，因此技术难度大，成本高，一般只能适用在频率较低(如15－30KHZ)，不适合功率较大的场合。而在多方向排布的传统的清洗换能器，需要特定结构清洗槽体，相对结构复杂，成本也高。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种多模态振动的超声清洗用换能器，其能在水中实现相同频率下不同振动方向模态，产生不同方向声能均匀分布的效果，用于清洗零件时具有清洗效果好、使用成本低、能量均匀分布等特点。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种多模态振动的超声清洗用换能器，所述换能器包括后匹配块、压电晶体组件及声能辐射块，所述压电晶体组件后端与所述后匹配块前端相连，所述后匹配块中心连接有预应力螺杆，所述压电晶体组件连接有电极片；所述声能辐射块的后端面连接至少一个所述压电晶体组件；所述声能辐射块为基于振动模态设计的几何体；工作时，所述几何体在宽度方向的频率，和/或，长度方向的频率，和/或，对角方向的频率分别与其厚度方向振动模态频率接近或相同。

优选地，所述声能辐射块的后端面连接至少两个相并联的所述压电晶体组件。

优选地，所述压电晶体组件包括一个压电晶体，或N个压电晶体,其中N为偶数，且N>1。

优选地，所述压电晶体为压电陶瓷。

优选地，所述声能辐射块为长方体、正方体、椭圆体或扁圆体。

优选地，所述几何体为实心体。

优选地，所述压电晶体组件与所述后匹配块及声能辐射块之间分别设有绝缘片。

如上所述，本实用新型的一种多模态振动的超声清洗用换能器，具有以下有益效果：