超声波换能器的热能是什么?(超声波换能器的工作原理有哪几种)

梵英超声(fanyingsonic)

超声波换能器的热能是指超声波换能器在工作时产生的热能,是指其将电能转换为机械振动的过程中,不可避免产生的那部分“损耗”的能量,以及超声波在介质中传播时被吸收而转化成的热量。

介电损耗(主要来源):

压电陶瓷是换能器的“心脏”,它并非理想的绝缘体。在高频交变电场的作用下,陶瓷内部的电偶极子会不断重新排列,与电场方向保持一致。这种剧烈的摩擦和碰撞会产生热量,就像快速弯曲一根铁丝它会发热一样。这种因电场变化而产生的热损耗称为“介电损耗”。

驱动电压越高、频率越高,介电损耗通常也越大,发热就越严重。

机械损耗:

压电陶瓷和金属振板在高速振动时,其内部材料分子之间也会产生摩擦。这种因机械振动摩擦而产生的热损耗称为“机械损耗”。

此外,如果换能器的设计或制造有缺陷,会导致振动不协调,产生不必要的内应力,从而显著增加机械损耗和发热。

失谐运行:

正如我们之前讨论的,换能器必须在它的共振频率下工作效率才最高。如果驱动频率偏离了其共振点,电能就无法有效地转换为机械能,绝大部分能量会直接转化为热能,导致换能器急剧升温,可能很快烧毁。这就是为什么优质的超声波发生器都具备自动扫频和追频功能,以始终保持系统在最佳共振状态。

超声波在清洗液中产生的热能

这部分热量是清洗过程中我们希望利用的积极效果。

声能吸收:超声波在液体中传播时,声波的能量会被液体介质吸收,并转化为热能。这会导致整个清洗槽内的液体温度升高。

空化效应产热:超声波空化作用中,气泡在崩溃的瞬间,会在极小的局部空间内产生极端的高温和高压。虽然这个热点存在时间极短,但无数个空化气泡崩溃产生的热量的宏观效应,就是使液体整体温度上升。

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