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如何改变尺寸进行频率调谐

如果你减少零件的长度,频率就会增加,如果你移动台阶/半径的位置或在陡工具头上加宽槽,频率就会减少,如上图所示。但是,长度更改很容易执行,而且频率灵敏度更高。对于变幅杆调谐,还应验证节点线和夹持区域的一致性。

通常,新开发的工具头在制造时会多出 3% 的长度(因此频率较低),然后通过仔细和渐进的缩短进行调整,直到达到所需频率。对于批量制造,过量百分比可能更低。下表显示了标准频率的典型频率灵敏度、长度和过量。这些值仅供参考,因几何形状、纵横比和材料而异。

频率 长度变化的频率灵敏度 典型长度 典型过量(≈ 长度 3 %)
15KHz 90Hz/mm(≈ 2Hz/mil) 170mm(≈ 6” 3/4) 5.0mm(≈ 2mil)
20KHz 160Hz/mm(≈ 4Hz/mil) 128mm(≈ 5”) 4.0mm(≈ 1.6mil)
30KHz 360Hz/mm(≈ 9Hz/mil) 85mm(≈ 3” 3/8) 2.5mm(≈ 1mil)
35KHz 480Hz/mm(≈ 12Hz/mil) 73mm(≈ 2” 7/8) 2.2mm(≈ 8500mil)
40KHz 630Hz/mm(≈ 16Hz/mil) 64mm(≈ 2” 1/2) 2.0mm(≈ 8000mil)
警告:仅供参考,请自行判断使用并承担风险。根据零件的几何形状和纵横比,值可能会有很大差异。人们可以使用有限元分析 (FEA) 来针对每种特定情况改进它们。
  • 磨损和表面返工会缩短喇叭的长度,导致频率增加,通常会使其超出公差范围。通过加宽槽和推进工具头的台阶/半径位置,可以恢复工具头并在一定程度上降低其频率。
  • 长度变化会影响频率,因为超声波部件在半波长的倍数上产生谐振。当人们减少零件的长度时,也就减少了半波的长度,增加了谐振频率。频率和长度是成反比的。 -温度变化会影响材料的声速,从而影响频率。
  • 由于节点线的原因,在调整助推器和转换器时应谨慎。在这些情况下,除了确保正确的频率外,还必须确保节点线和加持区域一致。

常见问题

我的声学设备(换能器+变幅杆+工具头)的中心频率是20.20 kHz,我把半径减小了1毫米。中心频率增加到20.23千赫,但我预计会下降,这是什么情况?

您描述的程序是正确的,频率应该减少而不是增加,除非还发生其他变化,例如表面抛光或施加更高的安装扭矩。由于对侧面尺寸变化的频率敏感性较低(1-10Hz/mm),一个可能的解释是更高的有效接触面积导致频率增加的重叠。耦合随着抛光和安装扭矩而改善,并导致频率增加。

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