СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №4/2016

ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ 33 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2016 Рис. 1. Амплитудно-частотная характеристика УЗП (верхний график) и круговая диаграмма проводимости (нижний график) Рис. 2. Лазерный бесконтактный виброметр CLV-2534 производства Polytec Рис. 3. Амплитуда механических колебаний на торце капилляра: синий цвет – согласованный УЗП (106 кГц) с длиной капилляра 16 мм; красный цвет – рассогласованный УЗП (106 кГц) с длиной капилляра 11 мм; зелёный цвет – УЗП (60 кГц) с длиной капилляра 11 мм лазера с опорным лучом. Результатом интерференции двух лучей является изменение интенсивности излучения, фиксируемого фотоприёмником. Это даёт возможность измерения частоты колебаний от 0 Гц до 250 кГц, вибро- скорости от 0,1 до 20 м/с и амплитуды колебаний от 0,01 до 10 мкм. Особен- ностью данного виброметра является встроенная в сенсорную головку видео- камера, позволяющая совмещать сфоку- сированный луч лазера с точкой изме- рения на мониторе. Диаметр сфокуси- рованного пятна луча не превышает 70–80 мкм, что позволяет легко совме- щать луч с объектами малых размеров. М ЕТОДИКА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ Параметры ультразвукового преоб- разователя можно разделить на элек- трические и механические, поскольку подводимая электрическая энергия преобразуется в энергию механиче- ских колебаний. «Двигателем» совре- менного УЗП для установок термозву- ковой микросварки является излуча- тель на основе пьезокерамики в виде трёхслойной конструкции. В данной конструкции пьезокольца сжимаются двумя металлическими накладками, к одной из которых привинчивается волновод, в торце которого зажимает- ся микросварочный капилляр. Суще- ствуют также УЗП единой конструк- ции, как, например, модель Unibody Ultrasonics Transducer производства Kulicke & Soffa, где вместо пьезоко- лец используется чётное число пье- зопластин [7]. Электрические пара- метры представляются обычно кру- говой диаграммой проводимости, из которой легко вычислить параметры эквивалентной электрической схемы УЗП [8]. Пример амплитудно-частот- ной характеристики (АЧХ) и круго- вой диаграммы для УЗП резонансной частоты 55,9 кГц представлен на рисун- ке 1. Расчётные данные УЗП отобража- ются в правом верхнем углу АЧХ. Харак- теристики получены с использовани- ем анализатора импеданса типа PV70A. Механические характеристики УЗП с резонансной частотой в диапазоне 60…120 кГц проверялись с использова- нием лазерного виброметра CLV-2534 (см. рис. 2). Данная модель виброметра позволяет измерять амплитуду колеба- ний в диапазоне до 250 кГц. С помощью подобного прибора определяют не только распределение колебаний вдоль оси инструмента, перемещая капилляр вертикально относительно лазерного луча, но и исследуют спектр колебаний. Результаты измерения амплитуды механических колебаний торца капил- ляра в зависимости от подводимой мощности электрических колебаний приведены на рисунке 3. Подводимая мощность показана по горизонтальной оси в относительных единицах, макси- Подводимая мощность, отн. ед. Амплитуда механических колебаний, нм