為什麼超音波清洗的發振器與震盪子要匹配 ?|了解發振器與震盪子的關係

為什麼超音波清洗的發振器與震盪子要匹配?超音波清洗設備的發振器與震盪子關係密切。永技企業說明發振器如何將高頻電能轉換為機械振動,解析頻率、阻抗與功率匹配對清洗效率與能量傳遞的影響。透過正確匹配設計,可確保輸出穩定、降低能量損失、延長元件壽命,並提高清洗效率與整體穩定度,打造高效、可靠且長期維持最佳性能的超音波清洗系統。

永技企業

11/6/20251 min read

什麼是「發振器」與「振盪子」?

在超音波清洗系統中:

  • 發振器(Ultrasonic Generator) 是主機的「心臟」,負責產生高頻電能(例如 28kHz、40kHz、80kHz 等)。

  • 震盪子/換能器(Transducer) 是將電能轉換成機械震動的元件,安裝在清洗槽底部或側壁,將超音波能量傳入液體中。

簡單來說,
👉 發振器「產生能量」,
👉 震盪子「傳遞能量」,
兩者必須電氣匹配與機械共振,才能發揮最佳清洗效率。

能量傳遞的原理

  1. 發振器內部的高頻電路產生交變電壓,透過導線傳輸到振盪子

  2. 振盪子中的壓電陶瓷片(PZT)在電壓作用下產生微小變形,形成高頻振動

  3. 這些振動經由金屬振動面傳遞到液體中,引發「空化作用」。

  4. 液體中產生無數微小氣泡,氣泡爆破時釋放能量,達到清洗效果。

發振器與換能器的匹配關係

超音波發振器與振盪子(換能器)差異比較表。說明功能、頻率、阻抗、能量與設計重點之關係,發振器產生高頻電能,振盪子將能量轉為機械振動,兩者需匹配運作以維持穩定傳遞與清洗效率
超音波發振器與振盪子(換能器)差異比較表。說明功能、頻率、阻抗、能量與設計重點之關係,發振器產生高頻電能,振盪子將能量轉為機械振動,兩者需匹配運作以維持穩定傳遞與清洗效率

💡 若發振器輸出頻率與震盪子共振頻率不一致,就會出現「無法共振、能量損失、震盪子發熱」等問題,清洗力大幅下降。

發振器與換能器匹配的重要性

1️⃣ 頻率匹配(Frequency Matching)
  發振器輸出頻率必須與振盪子的共振頻率一致,才能達到共振狀態。
  若偏離超過 ±2kHz,效率即明顯降低。

2️⃣ 阻抗匹配(Impedance Matching)
  振盪子在工作時會產生電氣負載變化。發振器必須能動態調整輸出阻抗,
  否則能量反射回主機,導致效率下降與元件過熱

3️⃣ 功率匹配(Power Matching)
  發振器輸出功率需與震盪子數量與規格相符。
  例如: 一台 1200W 主機若搭配太少震盪子,會造成單顆超載;搭配太多則輸出不足、能量分散。

振盪子的共振頻率是什麼?

共振頻率(Resonant Frequency)
是指「振盪子(換能器)」在外力作用下,能以最低能量消耗產生最大振幅的頻率。
換句話說,就是振盪子「最容易震動、效率最高」的那個頻率。

對超音波清洗來說,這個頻率通常是 28kHz、40kHz、68kHz、80kHz、120kHz 等固定值。

共振頻率的關鍵影響因素

  1. 壓電片厚度:越厚,共振頻率越低。

  2. 金屬振動面結構:材質、形狀、厚度會改變共振點。

  3. 黏接品質與溫度:黏接層厚度、工作溫度都會造成頻率偏移。

  4. 液體負載影響:當振盪子安裝在槽底並與液體接觸後,因槽體與液體會吸收部分能量,會增加振動阻尼。因此共振頻率會比空氣中略微下降,約低 0.2~0.5 kHz。

超音波發振器與振盪子就像「引擎與變速箱」一樣,
兩者必須完美匹配,才能讓能量有效傳遞。
頻率、阻抗與功率的平衡,是影響清洗效果的關鍵。


永技企業(YUNGCHI Enterprise)憑藉多年設計經驗,提供從主機到振盪子的設計,
確保每台設備都能在最佳共振條件下運作,發揮最穩定的清洗效率