ZX70A超声器件的测量参数及扫描图形简介
ZX70A超声器件的测量参数及扫描图形简介和测量参数。众所周知的是对于压电器件，其阻抗特性随频率变化。压电器件的完整描述需要一个非常复杂的电路网络，在我们感兴趣的频带内选择一个相对简单的网络。（包括电感、电阻、电容），可以比较完整地描述压电器件的特性。实践证明用下述网络中包含的电感、电阻、电容来构建该网络，可以较好地再现所需的网络特性。对于一般的压电器件，在远离某一共振频率的频域内没有其他共振。在共振频率附近的频域内，可以通过几个电感器、电阻和电容来模拟器件。ZX70A阻抗分析仪的曲线扫描显示。相应的等效电路如下图所示：
图 1 中(a)为表示压电器件的符号，图(b)为压电器件的等效电路。其中 C0 是静态电容，R1、C1、L1 分别为动态阻抗中的电阻、电容、电感，R0 为材料的绝缘阻抗。在上述等效电路中，由于电路以并联方式表达，则使用导纳来分析是较为方便的，令整个电路的导纳为 Y，并联支路（由 R0，C0 组成，称之为静态导纳）导纳为 Y0，串联支路（由 R1，L1，C1 组成，称为动态导纳）导纳为 Y1。Y= Y0 + Y1 Y0 = 1/R0+1/（j2πfC0）, Y1 = 1/{R1+j2πf L1+1/( j2πfC1)}
通过运算可以得出总导纳 Y 和动态导纳 Y1 随频率 f 的变化情况（导纳-频率特性）。Y和 Y1是一个矢量，应将其分解为实部（电导 G）和虚部（电纳 B）方可以图形形式表示。
图 2 中为导纳特性的两种不同表示方法。上半部分为电导/电纳随频率的变化特性图， 黄线表示 B（S）--f 特性图，红线为 G（S）--f 特性图。下半部分为一导纳矢量平面，横坐标表示电导 G（导纳的实部），纵坐标表示电纳 B（导纳的虚部），该图表示随频率变化时，该器件的导纳的变化特性。
当信号频率在谐振频率（串联谐振）附近的范围内发生变化时，矢量 Y1 的轨迹为一圆， 其圆心为（1/2R1，0），半径为 1/2R1。
在谐振频率周围矢量 Y1 的轨迹旋转一周时，矢量 Y0 随频率变化一般较小，可基本看作一常数，因此，把 Y1 的轨迹圆在导纳平面上沿纵轴向上平移。即可得到导纳 Y 随频率变化的轨迹圆，即所谓的导纳圆。
图 2 中为导纳特性的两种不同表示方法。上半部分为电导/电纳随频率的变化特性图， 黄线表示 B（S）--f 特性图，红线为 G（S）--f 特性图。下半部分为一导纳矢量平面，横坐标表示电导 G（导纳的实部），纵坐标表示电纳 B（导纳的虚部），该图表示随频率变化时，该器件的导纳的变化特性。
当信号频率在谐振频率（串联谐振）附近的范围内发生变化时，矢量 Y1 的轨迹为一圆， 其圆心为（1/2R1，0），半径为 1/2R1。
在谐振频率周围矢量 Y1 的轨迹旋转一周时，矢量 Y0 随频率变化一般较小，可基本看作一常数，因此，把 Y1 的轨迹圆在导纳平面上沿纵轴向上平移。即可得到导纳 Y 随频率变化的轨迹圆，即所谓的导纳圆。
利用该导纳圆图，可以求出压电器件的等效电路和其他一些重要参数。
(1) Fs：机械谐振频率，即振动系统的工作频率、设计中应尽可能接近期望值。 对于清洗机，振子的谐振频率一致性越高越好。对于塑焊机或超声加工，变幅杆或模具设计不合理的情况下，振子的谐振频率会偏离工作点。
(2) Gmax：串联谐振时的电导，振动系统工作时的电导值，它是动态电阻 R1 的倒数。在相同的支撑条件下越大越好，Gmax＝1／R1。一般地，对于清洗或焊接振子来说，大约在 50mS～500mS 之间。如果太小的话，一般来说，振子或振动系统工作会有问题， 如电路不匹配或转换效率低、振子寿命短。
(3) C0：压电器件等效电路中静态支路的电容量，C0＝CT－C1（其中：CT 为 1kHz 下的自由电容，C1 为压电器件等效电路中动态支路的电容量）。使用时要以电感对 C0 进行平衡。在清洗机或超声加工机器的电路设计中，正确地平衡 C0 可以提高电源的功率因素，使用电感平衡有两种方法，并联调谐和串联调谐。
(4) Qm：机械品质因素，以电导曲线法确定，Qm＝Fs／(F2－F1)，Qm 越高越好，因为Qm 越高，振子的效率越高；但 Qm 必须与电源匹配，Qm 值太高时，电源无法匹配。 对于清洗振子来说，Qm 值越高越好，一般来说，清洗振子的 Qm 要达到 500 以上，太低的话，振子效率低。
对于超声加工来说，振子本身的 Qm 值一般在 500 左右，加上变幅杆之后，一般达到1000 左右，再加上模具，一般达到 1500～3000。太低的话，振动效率低，但是不能太高，因为 Qm 越高，工作带宽越窄，电源难以匹配，电源难以工作在谐振频率点， 设备无法工作。
(5) F2，F1：振子半功率点频率。对于超声加工的整个振动系统（包含变幅杆和模具）来说，F2－F1 要大于 10Hz, 否则频带太窄，电源难以工作在谐振频率点，设备无法工作。 F2－F1 与 Qm 值直接相关，Qm＝Fs／(F2－F1)。
(6) Fp：反谐振频率（主要为 C0、L1 产生的谐振），压电振子并联支路的谐振频率，在这个频率下，压电振子的阻抗较大, 导纳很小。
(7) Zmax：反谐振阻抗，正常的情况下，一个换能器的反谐振阻抗都在几十千欧姆以上， 如果反谐振阻抗比较低，往往振子的寿命比较短。
(8) CT：自由电容，压电器件在 1kHz 频率下的电容值，此值和数字电容表测得的值是一致的。这个值减去动态电容C1 就可以得到真正的静电容C0，C0 需要用外接电感平衡， C1 在系统工作的时候参与能量转换，不必平衡。
(9) 动态电阻 R1：即为图中压电振子串联支路的电阻。计算公式为：R1＝1／D，其中 D为导纳圆的直径。
(10) 动态电感 L1：即为图中压电振子串联支路的电感。计算公式为： L1 =R1 /2p (F 2 - F1)，其中 R1 为动态电阻，F1、F2 为半功率点。
(11) 动态电容 C1：即为图中压电振子串联支路的电容。ZX70A超声器件的测量参数及扫描图形简介和测量参数文章来源于ZXP致新精密
(1) Fs：机械谐振频率，即振动系统的工作频率、设计中应尽可能接近期望值。 对于清洗机，振子的谐振频率一致性越高越好。对于塑焊机或超声加工，变幅杆或模具设计不合理的情况下，振子的谐振频率会偏离工作点。
(2) Gmax：串联谐振时的电导，振动系统工作时的电导值，它是动态电阻 R1 的倒数。在相同的支撑条件下越大越好，Gmax＝1／R1。一般地，对于清洗或焊接振子来说，大约在 50mS～500mS 之间。如果太小的话，一般来说，振子或振动系统工作会有问题， 如电路不匹配或转换效率低、振子寿命短。
(3) C0：压电器件等效电路中静态支路的电容量，C0＝CT－C1（其中：CT 为 1kHz 下的自由电容，C1 为压电器件等效电路中动态支路的电容量）。使用时要以电感对 C0 进行平衡。在清洗机或超声加工机器的电路设计中，正确地平衡 C0 可以提高电源的功率因素，使用电感平衡有两种方法，并联调谐和串联调谐。
(4) Qm：机械品质因素，以电导曲线法确定，Qm＝Fs／(F2－F1)，Qm 越高越好，因为Qm 越高，振子的效率越高；但 Qm 必须与电源匹配，Qm 值太高时，电源无法匹配。 对于清洗振子来说，Qm 值越高越好，一般来说，清洗振子的 Qm 要达到 500 以上，太低的话，振子效率低。
对于超声加工来说，振子本身的 Qm 值一般在 500 左右，加上变幅杆之后，一般达到1000 左右，再加上模具，一般达到 1500～3000。太低的话，振动效率低，但是不能太高，因为 Qm 越高，工作带宽越窄，电源难以匹配，电源难以工作在谐振频率点， 设备无法工作。
(5) F2，F1：振子半功率点频率。对于超声加工的整个振动系统（包含变幅杆和模具）来说，F2－F1 要大于 10Hz, 否则频带太窄，电源难以工作在谐振频率点，设备无法工作。 F2－F1 与 Qm 值直接相关，Qm＝Fs／(F2－F1)。
(6) Fp：反谐振频率（主要为 C0、L1 产生的谐振），压电振子并联支路的谐振频率，在这个频率下，压电振子的阻抗较大, 导纳很小。
(7) Zmax：反谐振阻抗，正常的情况下，一个换能器的反谐振阻抗都在几十千欧姆以上， 如果反谐振阻抗比较低，往往振子的寿命比较短。
(8) CT：自由电容，压电器件在 1kHz 频率下的电容值，此值和数字电容表测得的值是一致的。这个值减去动态电容C1 就可以得到真正的静电容C0，C0 需要用外接电感平衡， C1 在系统工作的时候参与能量转换，不必平衡。
(9) 动态电阻 R1：即为图中压电振子串联支路的电阻。计算公式为：R1＝1／D，其中 D为导纳圆的直径。
(10) 动态电感 L1：即为图中压电振子串联支路的电感。计算公式为： L1 =R1 /2p (F 2 - F1)，其中 R1 为动态电阻，F1、F2 为半功率点。
