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什么是机械品质因数Qm

我有一个关于参数Qm的问题。无论查找了很多内容,我都无法确切地理解这是什么。这被称为机械品质因数,但它到底告诉了我们关于我测量设备的什么?如果一个设备的Qm=500,它是比Qm=700更差还是更好?Qm值是如何确定的?是谐振频率和反谐振频率之间的阻抗值较高,还是 Qm 值较高?

激励停止后超声波工具头的振动衰减与Qm成比例

Qm 是一个参数,与被测设备的振动效率成正比,与阻尼或内部损耗成反比。对于电源应用,Qm 越高,器件越好。Qm 值大约是激励停止后器件在空载条件下振荡的次数。对于汽车,Qm 大致等于燃料耗尽后它能够在平坦道路上行驶的长度(以米为单位)。

振动时干扰设备效率的所有因素都会影响Qm,例如,其接头状况、机械平行度、合金材质、压电陶瓷质量以及声学堆叠元件之间的频率匹配。压电陶瓷或金属块中的裂纹会显著降低Qm,可通Qm值来识别这一故障。

对Qm的了解,对于功率超声波的维护和质量控制非常有用,因为它是一个绝对参数,因此它不依赖于被测元件的频率或功率。一般情况下,状态良好的超声波焊接换能器和清洗超声波换能器,无论功率和频率如何,Qm 均应等于或大于 250。

默认的超声波设备标准 Qm 最小值

被测物体 最低Qm
换能器/传感器 250
换能器+变幅杆 700
换能器+变幅杆+工具头 1000

要测量超声波设备或压电元件的 Qm,它应该处于空载状态。因此,您需要在节点上将它支撑起来,例如径向模式的圆盘中心,或在节点线上支撑它,例如焊接变幅杆的外径处。 环形物不是测试压电元件Qm的最合适的几何形状。在测试期间,将声学堆栈保持在水平位置以自由振动并避免接触任何表面。

关于Qm 计算,它等于串联和并联配置上BDV 电路压电支路的品质因数 (Q) 之间的平均值。RLC 压电支路的 Q 因子公式为 Q = 1/R * √(L/C)。Zmin 和 Zmax 之间的 delta 阻抗越高,Qm 就越高。此外,Fs 和 Fp之间的间距越短,Qm 越高。

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