従来の超音波インピーダンスアナライザーには、スキャン分析機能を実現するためのコンピューター実行ソフトウェアがすべて必要です。Altrasonicシリーズ超音波インピーダンスアナライザーが提供するHS520Aは、コンピュータースキャン分析の機能を備えているだけでなく、機器に直接圧電デバイススキャン機能を表示します。機器の構成ごとにコンピューターが必要になります。 この方法は、テストの効率を保証するだけでなく、テストコストも削減します。 これは、圧電試験の分野におけるHS520Aシリーズの製品であり、顧客に別の優れたソリューションを提供します。
同時に、HS520Aは測定精度が非常に高く、周波数範囲が非常に広く、安定性に優れているため、ほとんどの超音波デバイスおよび材料の測定要件を満たすことができます。
超音波インピーダンスアナライザーは、主に、圧電セラミック、トランスデューサー、超音波洗浄機、超音波レンジング、超音波モーター、超音波流量計、超音波探傷器、その他の超音波機器など、あらゆる種類の超音波デバイスのインピーダンス特性の測定に使用されます。
測定パラメータ
圧電デバイスの場合、そのインピーダンス特性は周波数によって異なります。 圧電デバイスの完全な説明には、非常に複雑な回路ネットワークが必要です。対象とする周波数帯域（インダクタ、抵抗、コンデンサを含む）でより単純なネットワークを選択すると、圧電デバイスの特性がより完全に説明されます。 次のネットワークに含まれるインダクタ、抵抗器、コンデンサを使用してネットワークが構築され、必要なネットワーク特性をより良く再現できることが証明されています。
一般的な圧電デバイスの場合、特定の共振周波数から離れた周波数領域に他の共振はありません。 共振周波数に近い周波数領域では、複数のインダクタ、抵抗、コンデンサを使用してデバイスをシミュレートできます。対応する等価回路は次のとおりです。 次のように表示されます。
図1：一般的な圧電デバイスの等価回路図
図2：圧電デバイスのアドミタンス特性
図１において、（ａ）は圧電素子を示す記号であり、（ｂ）は圧電素子の等価回路である。 ここで、C0は静的コンデンサ、R1、C1、およびL1はそれぞれ、動的インピーダンスの抵抗、容量、およびインダクタンスであり、R0は材料の絶縁抵抗です。 上記の等価回路では、回路が並列に表現されているため、アドミタンス解析を使用すると便利です。そのため、回路全体のアドミタンスはYで、並列分岐（R0、C0で構成され、静的アドミタンスと呼ばれます） Y0、シリーズブランチ
道路（R1、L1、C1で構成され、動的アドミタンスと呼ばれる）はY1に入場できます。
Y = Y0 + Y1 Y0 = 1 / R0 + 1 /（j2πfC0）、Y1 = 1 / {R1 +j2πfL1 + 1 /（j2πfC1）}
この計算を使用して、合計アドミタンスYと動的アドミタンスY1の変動を周波数f（アドミタンス周波数特性）で取得できます。 YおよびY1はベクトルであり、グラフィカル形式で実部（コンダクタンスG）と虚部（サセプタンスB）に分解する必要があります。
図2は、アドミタンス特性の2つの異なる表現を示しています。 上部は、周波数を伴うコンダクタンス/サスペンションの特性図であり、黄色の線はB（S）-f特性図を表し、赤色の線はG（S）-f特性図です。 下半分はアドミタンスベクトルプレーン、横軸はコンダクタンスG（アドミタンスの実数部）、縦軸はサセプタンスB（アドミタンスの虚数部）で、周波数によって変化する様子を示しています。
デバイスのアドミタンス変動特性。
信号周波数が共振周波数付近で変化する場合（直列共振）、ベクトルY1の軌跡は、中心が（1 / 2R1、0）で半径が1 / 2R1の円です。
共振周波数の周りのベクトルY1の軌跡が1回転すると、ベクトルY0は一般に周波数とともに変化し、定数と見なすことができます。 したがって、Y1の軌道円はアドミタンス平面の縦軸に沿って移動します。 アドミタンスYの軌道円を周波数の関数として、いわゆるアドミタンス円を取得できます。
アドミタンスチャートを使用して、圧電デバイスの等価回路およびその他の重要なパラメーターを取得できます。
（1）Fs：機械的共振周波数、つまり振動システムの動作周波数は、設計で可能な限り期待値に近づける必要があります。 洗浄機の場合、バイブレーターの共振周波数の一貫性が高いほど優れています。 プラスチック溶接機または超音波加工では、ホーンまたは金型の設計が不合理な場合、バイブレーターの共振周波数は動作点から外れます。
（2）Gmax：直列共振のコンダクタンス、振動システムが動作しているときのコンダクタンス値。これは動的抵抗R1の逆数です。 同じサポート条件の下では、Gmax = 1 / R1であるほど大きくなります。 一般的に、バイブレーターの清掃または溶接の場合、約50 mS〜500 mSです。 それが小さすぎる場合、一般的に、バイブレータまたは振動システムは、回路の不整合や変換効率の低下、バイブレータの寿命の短さなどの問題を抱えている可能性があります。
（3）C0：圧電デバイスの等価回路の静的分岐の静電容量、C0 = CT-C1（ここで、CTは1 kHzの自由静電容量、C1は等価回路の動的分岐の静電容量圧電デバイス）。 使用中は、C0とインダクタンスのバランスを取ります。 洗濯機または超音波処理機の回路設計では、C0を適切にバランスさせることで、電源の力率を高めることができます。 インダクタのバランスを使用するには、並列チューニングと直列チューニングの2つの方法があります。
（4）Qm：コンダクタンスカーブ法で決定される機械的品質係数、Qm = Fs /（F2-F1）、Qmが高いほど良い、Qmが高いほど振動子効率が高いため。 ただし、Qmは電源と一致する必要があります。Qm値が高すぎると、電源は一致しません。
バイブレータをクリーニングするには、Qm値が高いほど良いです。 一般的に、洗浄バイブレータのQmは500以上になります。 低すぎると、バイブレータの効率が低下します。
超音波加工の場合、バイブレータ自体のQm値は一般に約500です。ホーンを追加すると、一般に約1000に、金型を加えて、一般に1500〜3000に達します。 それが低すぎると、振動効率は低くなりますが、高すぎてはなりません。Qmが高くなると、動作帯域幅が狭くなり、ハード電源が一致しにくくなり、電源が動作しにくくなるためです。共振周波数ポイント、およびデバイスが動作しません。
（5）F2、F1：バイブレータの半分のパワーポイント周波数。 超音波加工用の振動システム全体（ホーンと金型を含む）の場合、F2-F1は10 Hzを超えています。そうでない場合、周波数帯域が狭すぎ、共振周波数ポイントでの電源供給が困難です。働けない。
F2-F1はQm値に直接関連しています。Qm= Fs /（F2-F1）。
（6）Fp：反共振周波数（主にC0とL1によって生成される共振）、圧電振動子の並列分岐の共振周波数。 この周波数では、圧電振動子のインピーダンスが最大になり、アドミタンスが最小になります。
（7）Zmax：反共振インピーダンス。 通常の状態では、トランスデューサの反共振インピーダンスは数十キロオームを超えます。 反共振インピーダンスが比較的低い場合、バイブレータの寿命はしばしば短くなります。
（8）CT：自由静電容量、1 kHzでの圧電デバイスの静電容量値。 この値は、デジタル静電容量計で測定された値と一致しています。 この値からダイナミックコンデンサC1を差し引くと、真の静電容量C0を得ることができます。C0は外部インダクタによってバランスをとる必要があり、C1はシステムの動作時にエネルギー変換に関与します。
（9）動的抵抗R1：これは、図の圧電振動子の直列接続の抵抗です。 式は次のとおりです。R1= 1 / D、ここでDはアドミタンス円の直径です。
（10）動的インダクタンスL1：図中の圧電振動子の直列分岐のインダクタンスです。
計算式は次のとおりです。L1= R1 /2π（F2-F1）、ここで、R1は動的抵抗であり、F1およびF2は電力半点です。
（11）動的キャパシタンスC1：これは、図中の圧電振動子の直列ブランチのキャパシタンスです。
計算式は次のとおりです。C1= 1 /4π2 Fs 2 L1、ここでFsは共振周波数、L1は動的インダクタンスです。
（12）静電容量C0：計算式はC0 = CT-C1です。CTは自由静電容量、C1は動的静電容量です。
（13）Keff：有効な電気機械結合係数。 一般的に、Keffが高いほど、変換効率が高くなります。
