超声波振幅和能量

振幅通常指超声波换能器及变幅杆设备的振幅，其测量难点在于频率高和振幅小。通常频率在19.5kHz～21.5kHz之间，振幅在40μm～80μm之间。因为频率高，超出了绝大部分测量仪表的频率范围。振幅小，又对测量精度提出了很高的要求。常用的测试手段对它无能为力，故很难测量。一般只能用激光测振仪进行测量，能得到较好的结果。但激光测振设备价格昂贵，操作复杂，不要说一般生产单位，就是专业的研究设计单位也很少配备，根本不可能普遍应用。

众所周知，对任何超声波而言，可以用四个参数来进行描述。换句话说，超声波的效果只取决于四个参数，即时间、功率、频率、振幅。其中前面的两个参数，控制、调整和显示都很方便，设备生产者和设备用户都比较了解，给予了足够的重视，也是设备日常操作中的调节参数。超声波振动的振幅（位移量）是超声波设备的关键指标，也是难测量和难理解的一个物理量。除了专家学者，不要说设备的使用者，甚至连大部分的设备生产者，也对它不甚关心。我们统计了绝大部分的超声波随机设备使用说明书，很少有关于超声波振幅的说明，包括振幅的物理意义、振幅的控制与调整。

对于超声波振动系统，从传递能量的角度说，主要的指标叫做超声波的声强I。它是指在垂直于行进波的传播方向上每平方厘米每秒所传递的能量，即

I=1/2ρcω2ξ2

其中：ρ是材料的密度

C是材料中超声波传播的速度

ω是角频率

ξ是超声波振幅

显然，超声波振幅增大，超声波能量就以平方的关系成倍增大。

振幅对于需要焊接的材料来说是一个关键参数，相当于铬铁的温度，温度达不到就会熔接不上，温度过高就会使原材料烧焦或导致结构破坏而强度变差。因为每一间 选择的换能器不同，换能器输出的振幅都有所不同，经过适配不同变比的变幅杆及焊头，能够校正焊头的工作振幅以符合要求，通常换能器的输出振幅为10—20μm，而工作振幅一般为30μm左右，变幅杆及焊头的变比同变幅杆及焊头的形状，前后面积比等因素有关，形状来说如指数型变幅、函数型变幅、阶梯型变幅等，对变比影响很大，前后面积比与总变比成正比。

对于适配是不同 品的焊接机，简单的方法是按已工作的焊头的比例尺寸制作（焊头的材料必须保持一致），能保证振幅参数的稳定。