[發(fā)明專(zhuān)利]用于檢測(cè)超聲波換能器的壓電材料的斷裂的方法和裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711048803.4
• 申請(qǐng)日: 2017-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108020599A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 斯科特·考德威爾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 必能信超聲公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N29/28
• 分類(lèi)號(hào): G01N29/28
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;楊林森

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于檢測(cè)超聲波換能器的壓電材料的斷裂的方法和裝置。通過(guò)利用超聲波套件的測(cè)試掃描測(cè)量測(cè)試壓電耦合常數(shù)來(lái)檢測(cè)超聲波裝置的超聲波套件的超聲波換能器中的壓電材料的斷裂。將測(cè)試壓電耦合常數(shù)與先前測(cè)量的基線壓電耦合常數(shù)進(jìn)行比較。當(dāng)測(cè)試壓電耦合常數(shù)比基線壓電耦合常數(shù)小超過(guò)預(yù)定量時(shí)，確定壓電材料斷裂。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2016年11月2日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第62/416,418號(hào)的權(quán)益。上述申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)內(nèi)容涉及具有超聲波套件的超聲波裝置，更具體地，涉及檢測(cè)超聲波套件的超聲波換能器的壓電材料斷裂。

背景技術(shù)

本節(jié)提供與本公開(kāi)內(nèi)容相關(guān)的背景信息，其不一定是現(xiàn)有技術(shù)。

某些超聲波裝置具有由電源激勵(lì)的超聲波套件(ultrasonic stack)，該電源通常也用于控制超聲波裝置。超聲波套件包括超聲波換能器和以超聲波方式耦合至超聲波換能器的任何部件，典型地為變幅桿和超聲波模具。這樣的超聲波裝置的示例包括超聲波焊接機(jī)，例如用于將金屬部件焊接在一起的那些超聲波焊接機(jī)、用于將塑料部件焊接在一起的那些超聲波焊接機(jī)、以及用于密封金屬管或塑料管的端部的那些超聲波焊接機(jī)(其與用于將金屬部件或塑料部件焊接在一起的那些超聲波焊接機(jī)基本上相同)。

圖1示出了典型超聲波裝置100的超聲波套件102和電源104的模型。應(yīng)當(dāng)理解，超聲波裝置100可以是具有由電源激勵(lì)的超聲波套件的任何類(lèi)型的超聲波裝置。超聲波套件102的典型部件包括超聲波換能器106、變幅桿(booster)108和超聲波模具110。超聲波模具通常具有一個(gè)或更多個(gè)超聲波模具尖端112。變幅桿108和超聲波模具110以超聲波方式連接(直接地或經(jīng)由另一部件)至超聲波換能器106。在圖1的示例中，變幅桿108安裝至超聲波換能器106使變幅桿108以超聲波方式連接至超聲波換能器106，并且超聲波模具110安裝至變幅桿108使超聲波模具110以超聲波方式連接至變幅桿108，從而使超聲波模具110經(jīng)由變幅桿108以超聲波方式連接至超聲波換能器106。應(yīng)當(dāng)理解，超聲波換能器在本領(lǐng)域中也稱(chēng)為超聲波轉(zhuǎn)換器，并且這些術(shù)語(yǔ)可互換使用。電源104由包括存儲(chǔ)器116的控制器114控制。應(yīng)當(dāng)理解，控制器114可以包括在電源104中或者與電源104分開(kāi)。超聲波裝置100通常將包括砧(未示出)，在砧上待處理的工件在被處理時(shí)由超聲波模具尖端112支承并接觸。例如，如果將兩個(gè)金屬部件或塑料部件焊接在一起，則它們被支承在砧上，并且在焊接過(guò)程中通過(guò)超聲波模具尖端按壓在一起，使兩個(gè)部件之一超聲振動(dòng)以將兩個(gè)部件通過(guò)超聲波焊接在一起。

超聲波換能器的壓電材料例如由于在壓電材料中產(chǎn)生裂紋有時(shí)會(huì)斷裂。這導(dǎo)致超聲波換能器的效率和增益的損失，其將不利地影響超聲波過(guò)程。當(dāng)壓電材料中產(chǎn)生裂紋時(shí)，通常沒(méi)有可視方法可以在不拆卸超聲波換能器的情況下進(jìn)行檢測(cè)，特別是當(dāng)超聲波換能器具有殼體時(shí)。因此，期望檢測(cè)超聲波換能器的壓電材料何時(shí)斷裂。而且期望當(dāng)超聲波換能器的壓電材料被檢測(cè)為斷裂時(shí)提供警報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容

本節(jié)提供本公開(kāi)內(nèi)容的總體概述，并非是全部公開(kāi)內(nèi)容的的全部范圍或所有特征。

根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面，一種檢測(cè)超聲波裝置的超聲波套件的超聲波換能器中的壓電材料的斷裂的方法包括：將測(cè)試壓電耦合常數(shù)與基線壓電耦合常數(shù)進(jìn)行比較，并且當(dāng)測(cè)試壓電耦合常數(shù)比基線壓電耦合常數(shù)小超過(guò)預(yù)定量時(shí)確定壓電材料斷裂。利用超聲波裝置的電源執(zhí)行的超聲波套件在空氣中的測(cè)試掃描來(lái)測(cè)量測(cè)試壓電耦合常數(shù)，并且與先前測(cè)量的基線壓電耦合常數(shù)進(jìn)行比較。