Optimální provozní frekvence ultrazvukového zařízení

Obecně řečeno, provozní frekvence ultrazvukového zařízení by měla být frekvencí, která poskytuje nejlepší aplikační efekt. Například svařování plastů, kovů a spotřebních materiálů obecně funguje lépe při vyšších frekvencích, není to však jediná úvaha.

Ultrazvukové skalpely mohou poskytovat optimální řezné rychlosti při 20 kHz. Zařízení však může být příliš velké na to, aby ho chirurg mohl pohodlně ovládat. Proto, i když je řezná rychlost snížena, lze zvolit vyšší frekvenci, aby se zmenšila velikost zařízení.

Protože jsou nízkofrekvenční měniče větší a umožňují větší keramický objem, mohou tyto systémy dodávat více energie, což může být nezbytné pro určité aplikace (např. svařování velkých plastových dílů).

Nižší frekvence mají delší vlnové délky, což má za následek nižší napětí při dané amplitudě. Pokud tedy musí nástrojová hlava pracovat při vysokých amplitudách, kde může docházet k únavě, měly by být preferovány nižší frekvence.

Amplituda

Pokud je požadována vysoká amplituda výstupu, měla by být použita nižší frekvence. To je proto, že:

Výstup převodníku je vyšší, takže do ostatních komponent zásobníku je třeba zabudovat menší zisk. To poskytuje větší flexibilitu při navrhování těchto dalších komponent zásobníku.

Protože je napětí nižší (výše), je možné pracovat s vyššími amplitudami bez únavového selhání.

Dostupnost vybavení

Ultrazvukové aplikace obecně nejsou příliš citlivé na frekvenční rozdíly několika kilohertzů. Proto je běžné najít přijatelné frekvence dostupné u standardních zařízení, obvykle v krocích po 5 kHz (např. 20 kHz, 25 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz). Například aplikace může mít optimální frekvenci 22,5 kHz, ale funguje přijatelně při 20 kHz nebo 25 kHz.

Náklady

Vysokofrekvenční zařízení obvykle stojí méně než nízkofrekvenční zařízení.

Zdravý

Většina lidí má omezené vnímání zvuků nad 18 kHz nebo dokonce 20 kHz. Existují však výjimky. Například ultrazvukový šicí stroj původně navržený pro 20 kHz, ale některé operátorky si stěžovaly, že slyší vibrace. Nakonec byla frekvence zvýšena o několik kilohertzů, aby se problém vyřešil.

Vládní regulace

Postupem času došlo k mnoha vládním nařízením týkajícím se expozice hluku. Pokud ultrazvukové zařízení pracuje na frekvenci 18 kHz nebo nižší, je často k omezení expozice často vyžadován zvukový kryt nebo osobní ochrana sluchu. Abyste se vyhnuli potřebě zvukové ochrany, lze provozní frekvenci mírně zvýšit, i když nemusí být pro danou aplikaci optimální.

Nicméně i některé aplikace běžící na frekvenci 20 kHz nebo vyšší stále produkují slyšitelný šum. Například aplikace pro manipulaci s kapalinami mohou vytvářet kavitaci, která vytváří syčivý zvuk. Plug-in aplikace vytváří slyšitelný zvuk, když klakson bouchne do kovového plug-inu. V závislosti na expozici může být vyžadován zvukový kryt nebo osobní ochrana sluchu.