超声波清洗器设计报告.doc

超声波清洗器毕业设计

（论文题目）

专 业 电子信息工程_ _
年级班别_电子152____ _ ______
学 号
姓 名_佳伟___ ___ _______
指导教师_全会_____ ____________
2016年 12 月 28 日
摘要
超声波清洗始于20世纪50年代初，随着技术的进步应用日益扩大。目前已广泛 地用于电子电器工业、清洗半导体器件、电子管零件、印刷电路、继电器、开关和滤波器等；***中用于清洗齿轮、轴承、油泵油嘴偶件、燃油过滤器、阀门及其他机械零件，大如发动机及导弹部件，小如手表零件；再如光学和医疗器械方面用于清洗各种透镜、眼镜及框、医用玻璃器皿、针管和手术器具等；此次设计的超声波清洗机主要应用于家庭中厨具和一些难洗的生活用具。该产品是一种机电产品，通过压电瓷材料做成的超声波换能器将超声频电振荡转变成机械振动，在液体中产生超声波振动进行清洗。利用超声波可以穿透固体物质而使整个清洗介质振动并产生空化气泡，该清洗方式对任何生活用具不存在清洗不到的死角，且清洗洁净度非常高。这种新一代时尚家电，能够使人们从繁琐的家务劳动中解脱出来。
关键词 超声波、清洗器、高频、振荡器
一、超声波清洗机的原理与特点
声波清洗器包括主要的三个结构：超声波发生器、换能器和清洗槽。超声波清洗机的原理为超声波发生器发出的高频振荡信号，而换能器将超声频电能转换成机械高频振动并通过清洗槽壁向盛在槽中的清洗液来辐射超声波。超声波在清洗液中连续的，疏密相间的向前辐射，从而使液体流动而产生直径为50-500mm的数以万计的微小气泡，存在于液体中的微气泡，此微气泡就被称为空化核，在声波的作用下振动，在超声波纵向传播的负压区这些气泡得以形成、生长，而在正压区，当声强或声压达到一定值时，气泡就会迅速增长，然后瞬间闭合。在气泡闭合时，就会产生冲击波，并且在气泡周围产生上千个大气压的压力以及局部高温，这种现象被称为超声空化。在超声清洗的过程中是通过破坏不溶性污物，并且使他们分散并扩散在清洗液中，当团体粒子被油污裹着而黏附在清洗件表面时，固体粒子及脱离，油被乳化，从而达到清洗件净化的目的。这个过程被称之为“空化”效应的过程。即空化作用就是超声波以每秒两万次以上的减压力和压缩力交互性的高频变换方式向液体进行透射。在减压力作用时，在液体中真空核群泡的现象的产生，而在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，从而以此剥离被清洗物表面的污垢。

二、设计方案
（1）实验准备
本次超声波清洗器为一款简单可靠的小型家用的，成本较低。此次超声波清洗器，通过电子市场采购元器件、万能板、变压器、导线、换能器等。
实验设计
简易超声波清洗器电路由超声波发生电路和放大电路组成，用以驱动超声波换能器工作，从而对污渍进行接触式振荡清洗。振荡电路采用555时基集成电路，这是大家再熟悉不过的了，在这里振荡频率采用可调整方式。555的3脚正常输出为方波，用于超声波换能时正弦波比较好，因此采用积分和滤波电路将方波转换成正弦波，通过VT1前置放大和VT2电压放大，足以推动下一级功率放大。为了得到30-60khz的10W功率的超声波源，电源电压不能太高（出于安全），体积也不至于过大，后级功率放大采用了推挽放大电路。由于是高频放大，其变压器设计计算方法与低频放大有较大区别，放大器工作频率越高其输出效率越高其输出效率就越低，功率管和变压器会发热。好在超声波频率不算太高，在这里忽略了。
三、超声波发生器设计
（1）超声波发生器的选择.
超声波发生器（即超声电源），它是一种用以产生并向超声换能器提供超声频电能的装置。按照其工作原理，我们可以把超声波发生器分为两大类一类是模拟电路，另一类是数字电路。模拟电路超声波发生器又可分为振荡一放大型和逆变型两种。本设计采用振荡——放大型超声波发生器，它是一个带有振荡电路的放大器，是由振荡器、放大器、匹配电路和电源四部分组成。振荡器产生一定频率的信号，通过放大器将其放大到一定的功率输出，以致达到最佳负载值，最后通过输出变压器进行阻抗匹配，并通过功放输出。下图即是振荡-放大型超声波发生器结构框图
 超声波放大器的选择
超声波放大器的选择超声波放大器的作用是将振荡信号放大以至所需的电平。放大部分可以是单级的，也可以是多级的，主要看输出功率的需要。早期的超声波发生器使用的是电子管做作