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解析超声波清洗机设备电源应用原理
郑州渤锐超声波设备冠军彩票   发布时间:2017/9/13   点击次数:432

超声波清洗机设备是以超声波作用于清洗工件,使得附着在工件上的颗粒、油污等随超声波的机械振动而脱落或溶解或乳化等,达到洗净工件的目的。从原理上说,超声波清洗设备中核心部分应该是超声波的作用。

超声波清洗设备中的超声波部分分为两大部件;一个是超声波换能器{或称超声波振头);另一个是超声波发生器,超声波换能器是将超声波发生器提供的电信号转换为机械振动.这篇文章只讨论超声波发生器,不对超声波换能器作讨论.

解析超声波清洗设备电源应用原理

超声波发生器(以下简称发生器)实质是一个功率信号发生器,它产生一定频率的正弦(或类似正弦)信号,超声波发生器的发展与电力电子器件发展密切相关,一般可分为电子管、模拟式晶体管.开关式晶体管这几个阶段,下面分别叙述。

超声波清洗设备的原理

首先由信号发生器来产生一个特定频率的信号,这个信号可以是正弦信号,也可以是脉冲信号,这个特定频率就是换能器的频率,一般在超声波设备中使用到的超声波频率为25KHz、28KHz、35KHz、40KHz;1OOKHz或以上现在尚未大量使用.但随着以后精密清洗的不断发展。相信使用面会逐步扩大.

功率放大器可有多种形式,如电子管甲类放大器.甲乙类放大器;晶体管甲类或乙类放大器(均属于模拟式):晶体管开关式放大器等,功率一般从50W到5000W不等,由信号发生器产生的频率信号经过功率放大器后需经过阻抗匹配,使得输出的阻抗与换能器相符,推动换能器将电信号转换为机械振动.

比较完善的超声波发生器还应有反馈环节,主要提供二个方面的反馈信号:第一个是提供输出功率信号,我们知道当发生器的供电电源(电压)发生变化时.发生器的输出功率也会发生变化,这时反映在换能器上就是机械振动忽大忽小,导致清洗效果不稳定.因此需要稳定输出功率,通过功率反馈信号相应调整功率放大器,使得功率放大稳定。

第二个是提供频率跟踪信号.当换能器工作在谐振频率点时其效率最高,工作最稳定,而换能器的谐振频率点会由于装配原因和工作老化后改变,当然这种改变的频率只是漂移,变化不是很大,频率跟踪信号可以控制信号发生器,使信号发生器的频率在一定范围内跟踪换能器的谐振频率点.让发生器工作在最佳状态。当然随着现代电子技术,特别是微处理器(uP)及信号处理器(DSP)的发展,发生器的功能越来越强大,但不管如何变化,其核心功能应该是如上所述的内容,只是每部分在实现时技术不同而已。

解析超声波清洗设备电源应用原理

发生器发展的几个阶段

发生器发展可以分为三个大的阶段;第一个阶段是采用电子管放大器;第二个阶段是采用晶体管模拟放大器;第三个阶段是采用晶体管数字(开关)放大器。

3.1电子管放大器

在早期上世纪80年代前,信号的功率放大还采用电子管.采用电子管的唯一好处呈它的动态范围较宽.这个好处对于音频放大器致关重要,但对超声波发生器没有什么用处,因此一旦功率晶体管出现后即遭淘汰.电子管的缺点很多,例如,功耗大。体积大、寿命短,效率低。

3.2晶体管模拟放大器

上世纪80年代到90年代中旬,功率晶体管发展已非常成熟,各种OCL及OTL电路均适用于发生器.它的原理图如图2所示.

信号发生器产生一个特定频率的正弦波,经前置放大器进行信号放大,推动功率放大器进行功率放大。再经阻抗变换,提供给换能器,其中VCC,VEE是通过变压.整流、滤波后的直流电源。

但模拟功率放大器有几个缺点:

(1)功耗较大。由于OTL,OCL电路理论效率只有78%左右,实际效率更低,功耗大,导致功率管发热严重,需要较大的散热功率.功率管的发热导致工作不太稳定.

(2)体积大、重量重.由于功率管输出的功率受到

限制,要输出较大的功率需要更多的功率管,况且发生器所需求的直流电源是通过变压器降压。整流。滤波后得到的.大功率的变压器比较重,效率也比较低.

(3)不易使用现代的微处理器来处理,由于该电路呈现一个比较典型的模拟线路特征,用数字处理比较复杂,涉及到A/D(模拟转数字)和D/A(数字转模拟),成本比较高,可靠性低


解析超声波清洗设备电源应用原理
超声波在提取方面的应用目前超声波在提取方面的应用已日益广泛, 并且在中药提取方面已经工业化。我国传统中药的提取存在溶剂耗量大、萃取时间长、萃取温度高、工艺路线长、萃取效率低等缺点, 导致中药产品中残留溶剂含量高、有效成分含量低、质量难以控制、药效不明显等主要问题, 产品价格低, 国际市场竞争力不强, 极大地制约了我国中药现代化的进程。而超声用于中药的提取则能明显地减少溶剂耗量、缩短萃取时间, 在较低的温度下就可实现高的提取率, 而且不会破坏中药中的有效成分, 可广泛用于中药中皂苷、生物碱、黄酮、蒽醌类、有机酸及多糖等成分的提取。超声波由超声空化引起的, 由变幅杆端部发出的强超声波,激活反应容器内液体中的空化气泡在崩溃时伴随发生冲击波或射流作用于细胞壁并使其破裂。目前超临界CO2 萃取由于具有绿色无污染、溶剂残留量少或没有、产品有效成分不易失活、产品质量高等优点, 成为近年来研究的热点。但同时该技术存在着萃取压力较高、时间长、萃取率较低、夹带剂用量大以及能耗高等缺点, 极大地限制了其工业化应用。若将超声应用于超临界流体萃取则可以明显降低萃取系统的压力和温度, 减少夹带剂用量和缩短萃取时间, 而且萃取率也有明显的提高。Riera E 对超声强化超临界CO2 流体从杏仁颗粒中萃取油脂进行了研究。实验采用20 kHz、50 W的超声。结果显示, 超临界CO2 中附加超声与没有附加超声相比, 在相同的萃取率下, 杏仁油的萃取时间缩短了30 ; 而在相同的萃取时间内, 萃取率提高了20 。另外在较低的功率条件下,超声波的换能器可作为一种高灵敏度的探针显示超临界流体的相行为。目前超声用于提取方面的研究主要限于单频率的超声, 而对两种或两种以上的多频超声同时辐照强化提取方面的研究很少。这方面的研究是近几年才投入研究的一个新课题。有实验显示双频、三频超声正交辐照可以使声化学产额显著提高,国内由于投入该项研究处于起步阶段, 很多方面的研究, 如频率的选择、超声发射位置的布局、功率的搭配等方面尚需进一步深化。作者实验室正在进行多频超声从苦木中提取生物碱的研究, 已取得了可喜的阶段性研究成果。



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