超聲波換能器是一類能量轉換器件，它的功效是把輸入的電功率轉換成機械功率（即超聲波）再傳遞出來，而其本身耗費非常少一部分功率（小于10%）。因此，采用超聲波換能器首要考慮的問題也是和輸入輸出端的匹配，然后是機械安裝和裝配尺寸。

超聲波換能器分類：

1、柱型

2、倒喇叭型

3、鋼后蓋型

4、正中間夾鋁片型

一般用于超聲波塑料焊接機、超聲波切割刀、超聲波金屬焊接機，超聲波清洗機，超聲波聲化學設備等。

超聲波換能器在適宜的電場激勵下能出現周期性的振動，其振幅通常10μm上下，這樣子的振幅要立即實現焊接和加工工序還遠遠不夠。連接根據合理設計的變幅桿后，超聲波的振幅能夠在非常大的范疇以內變化，只需材料強度充足，振幅能夠超出100μm。

因加工方式不相同，換能器的工作狀態大致可以分為連續工作（如花邊機，cd機，清洗機，拉鏈機）和脈沖運行（如塑料焊機），不一樣的工作狀態對換能器要求的是不同類型的。通常情況下，連續式運行基本沒有間斷時長，但工作電壓不大，脈沖工作就是間歇的，有間斷，但瞬間電流很大。均值來講，兩種狀態的功率都是非常大的。

采用超聲波換能器首要考慮的問題也是和輸入輸出端的匹配，然后是機械安裝和裝配尺寸。換能器的頻率相對來說很直觀。該頻率是指通過頻率（函數）發生器，毫伏表，示波器等通過傳輸線路法測得的頻率，或者用網絡阻抗分析儀等類似儀表測得的頻率。通常統稱小信號頻率。和它相匹配是上機頻率，即客戶將換能器根據電纜連到機箱上，通電后空載或者有載時測得的具體工作頻率。因客戶匹配電路不盡相同，相同的換能器在各自的驅動電源（電箱）所表現出來的頻率是不一樣的，如此一來的頻率不能成為交流討論的重要依據。

讓換能器和驅動電源、模具保持良好配合以產生一臺一個完整的超聲波設備能夠稱之為匹配。鑒于匹配對整機性能的影響力是決定性的，不管怎樣強調匹配的必要性一點也不為過。匹配首要考慮的問題是換能器的電容量，然后是換能器的頻率。

換能器與驅動電源的匹配主要包括4大領域，即阻抗匹配、頻率匹配、功率匹配、容抗匹配。在這當中最關鍵的是要容抗和頻率。如上所述由于陶瓷片是絕緣體，你甚至可以稱之為換能器是不通電的，其實只是等同于一個電容器。使得換能器運行，事實上是由驅動電路對它們施加壓力交流高電壓，讓換能器的電容充放電。壓電陶瓷片在交變電場的影響下做同時伸縮變形，構成了整體換能器的縱向振動，進而帶動變幅桿和模具振動。因此，若電容匹配欠佳，輕則是換能器無力，焊不牢固；重則換能器發熱明顯，燒電極片、燒電源的大功率管。我們自己的換能器設備附帶產品特性參數表，提出了每個換能器的電容和頻率。驅動電源必須根據換能器的電容量，調節高壓變壓器，匹配電容板，峰化線圈，調頻線圈等的參數。因為電感和電容量的敏感性，功放板，扼流線圈以及其他外圍電路對匹配也有所影響。但是隨著情況進行，換能器的溫度會上升，造成電容也是會上升且變化量也許會超出50%，如果不能將電容更有效地匹配掉，就容易出現回路中電流電壓相位差非常大，有功功率比較低，虛功高。看一下電流非常大，但換能器無力，易發熱，且電源的功率器件也很容易發熱毀壞。通常換能器電極片（耳朵）振斷裂或燒掉很有可能就是從而導致的。

頻率匹配一樣也至關重要。這主要是由于超聲換能器只有運行在他的諧振頻率點，因此驅動電源、變幅桿、模具（工具頭）都需要在這樣一個頻率下運行。通常情況下，這一個差異最高不得超過±0.1kHz，能小一點的就比較好。大家強烈要求配套模具（焊頭）的頻率少于振動子頻率0.1kHz上下（小信號頻率）。換句話說，若原振動子小信號測量的頻率是14.85kHZ，則連上模具之后再測頻率為14.75kHZ極其理想化。與此同時就應當充分考慮，超聲波換能器接上變幅桿和模具頭后，體系的諧振頻率峰會變得越來越銳利，亦即帶寬太窄，機械設備品質因素非常大，頻率偏移一點都會導致阻抗非常大的提升。主要體現在驅動電源上都是電源（振幅表電功率）非常大或過載保護。若恰好這時候是空載調機，則很有可能造成晶片移位，晶片斷裂或中心螺桿斷。

功率匹配和阻抗匹配目的是充分考慮超聲波焊接操作系統是空隙式運行，負載變化巨大，焊接時需要一定的功率輸出，空載時應保持在最低振幅。不然，如同上面提到的，空載時輸入非常大，則毀壞換能器。滿載時功率提不上，沒什么效果。

審核編輯 黃昊宇