محول تصميم المحرك الرئيسي لتحويل الطاقة

محول بالموجات فوق الصوتية آلة التشتت هو عنصر أساسي في تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية ( الطاقة الصوتية ) .

محول كهربيضغطي كهربي إجهادي ( تقنية التيار الرئيسي ) :

اختيار المواد : PZT و BatiO3 تستخدم عادة في isopiezoceramics ، PZT هو اختيار بسبب ارتفاع معامل العزل الكهربائي وارتفاع ثابت العزل الكهربائي . يؤدي تيتانات المغنيسيوم النيوبيوم ( pmn-pt ) كريستال واحدة المواد المستخدمة في المشهد عالية الأداء لتحسين كفاءة التحويل الكهربائية الصوتية . . . . . . .

التصميم الهيكلي : ساندويتش نوع الهيكل ، من خلال الجبهة والظهر الإشعاع المعدني لتعزيز أداء الإشعاع ، لضمان استقرار صدى . القرن ( على سبيل المثال ، سبائك التيتانيوم أو سبائك الصلب ) هو عنصر توصيل الطاقة ، الهندسة ( خطوة ، الأسي ، مخروطية الشكل ) هو الأمثل الصوتية ، والسعة يمكن تكبيرها إلى عدة ميكرونات ، و كثافة عالية الموجات فوق الصوتية الميدانية تتشكل في الواجهة الأمامية .

تردد مطابقة : محول تردد التشغيل يتحدد تردد الرنين من المواد كهرضغطية ( عادة 20khz-50khz ) و يجب أن تكون مطابقة تماما مع تردد القيادة امدادات الطاقة لزيادة كفاءة نقل الطاقة .

محول المغنطيسي ( تطبيقات المشهد الخاص ) :

من خلال الاستفادة من تأثير مغنطيسية من النيكل ، الفريت وغيرها من المواد ، الاهتزاز الميكانيكي هو متحمس من خلال المجال المغناطيسي بالتناوب ، والتي هي مناسبة عالية الطاقة المنخفضة التردد ( مثل السونار تحت الماء ) ، ولكن يحتاج إلى محرك الأقراص من قبل حقل مغناطيسي قوي ، كفاءة تحويل الطاقة هو أقل قليلا من نوع كهرضغطية .

السعة السيطرة : مفتاح الطاقة دقة التنظيم

السعة له تأثير مباشر على كثافة التجويف بالموجات فوق الصوتية آلة التشتت .

تنظيم الجهد والقوة الدافعة :

القيادة الجهد والسعة هي علاقة خطية ، وحجم السعة يمكن أن تتغير مباشرة من خلال تعديل امدادات الطاقة الجهد الناتج . كثافة الطاقة ( على سبيل المثال ، 1.5W / سم ² ) يحدد الحد الأعلى من انتاج الطاقة ، نبض واسطة ( على سبيل المثال ، 10 ٪ - 90 ٪ دورة العمل ) يمكن أن تنظم بشكل حيوي متوسط الطاقة لتجنب الانهاك من العينة .

تردد الرنين الأمثل :

تردد التشغيل من محول هو أقرب إلى تردد الرنين من المواد . استقرار السعة يمكن تحسينها من خلال ضبط التردد لجعل النظام في حالة الرنين . على سبيل المثال ، 20khz-50khz نطاق التردد يمكن تحقيق التوازن بين قوة الاختراق و سحق الكفاءة في تشتت المواد النانوية .

القرن مع التركيز مصمم من طرف :

السعة التضخيم يتحقق عن طريق مطابقة الطول الموجي ( على سبيل المثال ، 1 / 4 الطول الموجي تصميم ) و الهندسة يؤثر على تركيز الطاقة . صعدت مشوه مكبرات الصوت هي مناسبة لارتفاع تركيز الطاقة ، في حين أن الأسي مشوه مكبرات الصوت يوفر أكثر موحدة توزيع الصوت في الميدان .

التركيز على تصميم المسبار ( على سبيل المثال ، كروية ، مخروطية الشكل ) يمكن أن تزيد من تعزيز السعة المحلية ، وتعزيز تأثير التجويف كثافة مناسبة لأنّ دقة عالية التشتت في مناطق صغيرة .

مناسبة لأنّ وسط سمات :

كثافة متوسطة ، سرعة الصوت و معامل التوهين تؤثر على كفاءة الموجات فوق الصوتية . عالية اللزوجة المتوسطة ( مثل البوليمر ) يتطلب المزيد من الطاقة محرك الأقراص ، في حين أن انخفاض كثافة متوسطة ( مثل الماء ) يتطلب التردد الأمثل للحد من فقدان الطاقة .

آلية نقل الطاقة : سلس من مصدر الصوت إلى متوسطة

كفاءة نقل الطاقة يحدد تأثير التشتت ، بما في ذلك آلية توليد مصدر الصوت ، المسار الأمثل ، ونهاية التركيز .

إنتاج مصدر الصوت مع اقتران :

بعد محول يحول الطاقة الكهربائية إلى اهتزاز ميكانيكي ، الاهتزاز هو نقلها إلى أداة رئيس ( مثل سبائك التيتانيوم التحقيق ) من خلال القرن . طريقة الاتصال بين رأس أداة السائل المتوسطة ( مباشرة مغمورة أو إجراء من خلال جدار المفاعل ) يؤثر على كفاءة نقل الطاقة . تراكم الطاقة تصميم ( أداة رئيس مغمورة مباشرة في السائل ) يمكن أن تقلل من فقدان الطاقة ، وتحسين كفاءة النقل .

تحسين توزيع الصوت :

مجال الصوت تراكب يتحقق من خلال محول متعددة مجموعة تخطيط ( مثل حلقي ، خطي الترتيب ) و حتى تشتت المنطقة الموسع . على سبيل المثال ، تعميم نوع متعدد المراحل بالموجات فوق الصوتية آلة تفريق يعتمد على ثلاث مراحل محول الطاقة المختلفة والتردد في سلسلة متصلة ، ونقل السائل من خلال خط أنابيب دائري على شكل حلقة مغلقة نظام نقل الطاقة ، وتحسين كفاءة التشتت .

تأثير التجويف الإثارة :

بالموجات فوق الصوتية يخلق كثافة بالتناوب في مجال الضغط في السائل ، مما أسفر عن عدد كبير من microcavitating فقاعات . عندما يتم توسيع فقاعة التجويف في منطقة الضغط السلبي و الضغط الإيجابي في المنطقة مغلقة ، مئات من الضغط الجوي قوة التأثير و microfluidics ( سرعة تدفق أكثر من 100 متر / ثانية ) على الفور الإفراج عنهم .

إدارة درجة الحرارة والضغط :

درجة حرارة متوسطة يجب التحكم في عملية نقل الطاقة لتجنب تعطيل الحرارية الحساسة عينات ( مثل البروتينات والأحماض النووية ) . دينامية التحكم في درجة الحرارة يتحقق من خلال وضع النبض ، سترة التبريد أو المدمج في pt100 استشعار درجة الحرارة ، وبالتالي ضمان استقرار عملية التشتت .

رابعاً - التقارب التكنولوجي والاتجاهات المستقبلية

الابتكار المادي :

خالية من الرصاص المواد كهرضغطية ( مثل البوتاسيوم الصوديوم نبت كنان ) يمكن أن تحل محل الرصاص PZT ، وتلبية متطلبات حماية البيئة . الكريستال واحد كهرضغطية السيراميك يحسن كفاءة التحويل الكهربائية الصوتية ويقلل من استهلاك الطاقة .

التحكم الذكي

في هذه الورقة ، منظمة العفو الدولية خوارزمية آلة التعلم المستخدمة لتحسين قوة التردد و نبض المعلمات تلقائيا وفقا لخصائص وسائل الإعلام .

micronanocrystallization والتكامل :

التكنولوجيا ممس يدفع محول مصغرة لتشكيل وحدة متكاملة بالموجات فوق الصوتية ، والتي يمكن استخدامها في مجالات مثل رقاقة ميكروفلويديك ، خلية واحدة من التحليل .

التعاون التقني المتعدد

بالموجات فوق الصوتية تفريق جنبا إلى جنب مع التحريك الميكانيكية ، وارتفاع ضغط التجانس ، وما إلى ذلك ، من أجل تعزيز تجانس حجم العينة ، وتوسيع نطاق التطبيق الصناعي المشهد .