Эдуард Анисимов

★★★★★★✩

2 Фев 2021

• #12

@ТехнарьКто,
Со всем согласен, кроме этого.

ТехнарьКто написал(а):

И работает это все не на малой мощности, а только на расчетной

Нажмите для раскрытия…

Херня, которая у нас сгорела умеет изменять излучаемую мощность.
Как, пока не знаю, но на первый взгляд ШИМ. По крайней мере об этом можно судить по меню, где фигурирует мощность и по надписям на плате PWM рядом с разъёмом ключей. И схема там очень интересная.

И вообще. Зачем подняли эту тему? Два года никому не нужна была, сегодня мне принесли её и сказали — ремонтируй.
В моём случае разнесло пьезоэлементы и выходные ключи.

vadim_net

✩✩✩✩✩✩✩

7 Апр 2021

• #13

VktrSansara написал(а):

Привет, есть ли тут люди которые разбираются в вопросе ультразвука?
Есть мысля собрать ультразвуковой нож, на излучателе ланжевена, но столкнулся с огромной проблемой в почти полном вакууме информации по теме мощных источников ультразвука, предполагаемая мощность более 1кВт. (Может я плохо искал…)
У меня есть аналогичный генератор в нерабочем состоянии, схама построена на транзисторах c5047 (Не Даташит, а ЧД).
По сути там колебательный контур + мультивибратор, и просто толпа кондеров 104J 2KVв кол-ве 15штук.

Может быть кто то уже сталкивался с таким?
Инфа, схемы, делитесь

Нажмите для раскрытия…

Сама схема мощных генераторов — примитивная, ставим IGBT сборку или мост из 4-х транзисторов IGBT, контролируем резонанс и все….Главное — излучатель должен быть сухой. Настоятельно рекомендую потрошить американские схемы, а не китайские. Сначала бесило то, что они контролируют слишком много параметров, потом разобрался, зауважал…Спасло не один десяток преобразователей. Китай не заморачивается, резонанс вообще с потолка получается, титановые ножи лопаются на раз, не говоря о преобразователях.

Ультразвуковые генераторы с выходным каскадом на полевых транзисторах и ультразвуковые магнитострикц — УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ТЕХНИКА — ИНЛАБ

Технические характеристики

Технические характеристики	Ультразвуковой генератор И10 —
	0. 1 — 0.4		0.63	1.0		1.5	1.8		2.0		4.0	5.0
Напряжение питания при частоте 50-60 Гц	220 ± 10%										380 ± 10%
Число фаз	1										3
Рабочая частота, кГц	16 — 25
Выходная мощность, Вт, не менее	100 — 400		630	1000		1500	1800		2000		4000	5000
Потребляемая мощность, Вт, не более	100 — 500		800	1200		1700	2000		2200		4500	5500
КПД при Cos φ нагрузки = 0. 86, не менее	0.92
Тип подключаемых преобразователей	Магнитострикционный, пьезокерамический (оговаривается при заказе)
Охлаждение	Воздушное, принудительное
Габаритные размеры, мм, не более	200*150*100		230*370*140	310*310*160							440*560*240
Масса генератора, кг, не более	2		7,5	9							15
Гарантийное обслуживание	12 месяцев

Генераторы оснащены фазовой АПЧ. Источник поляризации с выходным током до 20А. Выходная частота может быть изменена в любую сторону, вплоть до 500 кГц. Выходной ряд напряжений стандартизирован и согласовывается при заказе. Регулировка мощности ступенчатая или плавная (по заказу). Управление генератором может осуществляться внешними сигналами. Исполнение корпуса по заказу может быть настольным (стандарт), встраиваемым, влагопылезащищенным и т.п.

Наши цены

Возможна разработка и поставка УЗ генераторов единичной мощностью от 100 Вт до 20 кВт и соответствующих им магнитострикционных преобразователей.

Все устройства защищены авторскими правами. УЗ оборудование разработано и производится фирмой «Ультразвуковая техника — ИНЛАБ». На все устройства имеется заключение об экологической безопасности. Постоянное отслеживание опыта применения нашего оборудования заказчиками позволило создать ультразвуковые генераторы оптимально приспособленные к применению как в научно — исследовательских лабораториях, так и в промышленности. Гарантия на поставляемое оборудование — 1 год.  

Версия для печати

Создание ультразвукового генератора Задавать вопрос

спросил 11 лет, 2 месяца назад

Изменено 1 год, 9 месяцев назад

Просмотрено 12 тысяч раз

\$\начало группы\$ 92 и выше.

Проблема в том, что я понятия не имею, с чего начать. Имею базовые теоретические познания в электронике и физике, один раз паял, но на этом все.

Так что вы мне нужны для руководства :).

Какое устройство мне нужно для генерации ультразвука? Думаю, обычный динамик не подойдет.

Что мне нужно сделать, чтобы сгенерировать импульс такой формы и нужной частоты?

Какие еще предметы мне нужны?

Я предпочитаю готовые компоненты (например, ультразвуковой генератор, который может дать мне указанную выше форму и частоту импульса), чем создавать все самому; но если я есть , чтобы построить что-нибудь самому, я приму вызов и, надеюсь, чему-то научусь.

Приветствуются любые мысли или советы.

(Если мой вопрос слишком широк, я буду рад предоставить более подробную информацию.)

• генератор
• ультразвук

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Ультразвуковые преобразователи используются в различных целях на судах.

Увы, я не видел ни одного, настроенного именно на 1,5 МГц, но, возможно, для вашего применения подойдет преобразователь, настроенный на какую-то немного другую более высокую или более низкую частоту:

Parsonics «от 14 кГц до 4,5 МГц»

Airmar » 4,5 МГц»; Airmar «от 30 кГц до 300 кГц»

NKE Marine «4,5 МГц»

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Думаю, для этой частоты лучше всего поискать медицинский ультразвуковой датчик. Такие места, как BK Precision, делают их, но они будут дорогими. Вот вариант 1,5 МГц от неизвестного поставщика на Alibaba, который может подойти для вашего приложения, хотя вы можете спросить о техническом описании или, по крайней мере, инструкциях по его правильному вождению.
Что касается пульсации, транзисторный переключатель с микроконтроллером (или даже, например, таймером 555) может быть легко настроен для управления вещами.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Генерация и прием ультразвука на этой частоте осуществляется с помощью пьезоэлектрического преобразователя. Посмотрите CZT или Quarts. Это может быть сложно, так как частота, которую вы ищете, является медицинской, а не низкой частотой ~ 40 кГц, используемой в рыбалке и дальномерах … Вы сказали, что вам не нужно принимать, что делает его намного менее сложным, получение ультразвука этой частоты это непростая задача. Вы можете найти некоторые ультразвуковые микросхемы для приема, в основном необычные АЦП, но поколение, вероятно, должно быть полностью индивидуальным.

Кто-то упомянул 555, который будет работать нормально, но дает гармоники из-за того, что вы управляете преобразователем прямоугольными волнами, на самом деле для чистого сигнала вам нужна синусоидальная частота 1,5 МГц, если только ваш преобразователь не является селективным.

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

Application of Multiple Frequency Ultrasonics

F. John Fuchs and William L. Puskas

Abstract Выбор правильной частоты для процесса ультразвуковой очистки и использование более чем одной ультразвуковой частоты в одном процессе были идентифицированы как важные переменные во многих применениях ультразвуковой очистки. Эффективность ультразвуковой очистки повышается за счет использования правильной частоты или нескольких частот. Последние достижения в области ультразвукового оборудования предлагают пользователю несколько альтернатив аппаратных средств, когда в процессе требуется более одной частоты. В этой статье исследуются аппаратные альтернативы для получения нескольких ультразвуковых частот и их относительные достоинства. Хотя здесь для иллюстрации используются три частоты, обсуждаемые здесь концепции могут применяться к любому количеству частот.

Предыстория Кавитация и имплозии Ультразвуковая очистка основывается на образовании и резком разрушении микроскопических полостей внутри жидкости. Полости, называемые кавитационными пузырьками, образуются и растут в жидкости под колебательным воздействием зон разрежения (отрицательное давление) и сжатия (положительное давление) внутри бегущей звуковой волны, излучаемой вибрирующим источником или преобразователем. Ультразвуковые колебания — это колебания на частотах выше пределов слышимости человека, которые составляют около 18 000 циклов в секунду.

Рисунок 1. Кавитационные пузырьки образуются и растут в ответ на прохождение через жидкость звуковых волн, исходящих от вибрирующего источника или преобразователя. Как только они достигают нестабильного размера, они взрываются, высвобождая струю энергии в виде ударной волны. Кавитационные пузырьки, однажды образовавшись, либо продолжают колебаться в течение определенного периода времени, а затем вырождаются, либо в конечном итоге вырастают до размеров, которые невозможно поддерживать, и разрушаются или «взрываются», высвобождая ударную волну, которая излучается в виде «струи» из точки крах. Именно в последнем случае возникает так называемая «переходная» кавитация. Те кавитационные пузырьки, которые только колеблются, но не взрываются, производят эффект, называемый «микропотоком», который может вызвать микроколебание в непосредственной близости от них, но не создает интенсивную ударную волну и «струйку», связанные с сильным коллапсом при имплозии. Только кавитационные пузырьки, которые сильно взрываются, производят интенсивные ударные волны, которые выполняют работу, обычно связанную исключительно с ультразвуковой очисткой.

Взаимосвязь частоты и размера пузырька Интенсивность ударной волны, создаваемой схлопыванием кавитационного пузыря, напрямую связана с размером кавитационного пузыря. Большой кавитационный пузырь вызовет более сильную ударную волну при взрыве. Размер кавитационных пузырьков, создаваемых ультразвуковой звуковой волной, обратно пропорционален частоте — более крупные кавитационные пузырьки образуются при более низкой частоте. Это связано с тем, что более низкая частота генерирует волновые фронты с более длинным временным интервалом между ними, что дает больше времени для роста кавитационных пузырьков. Количество образующихся кавитационных пузырьков увеличивается с частотой. Если входная мощность ультразвука остается постоянной, низкая частота будет производить меньше кавитационных пузырьков, каждый из которых имеет более высокую энергию, в то время как более высокая частота будет производить больше кавитационных пузырьков, каждый из которых имеет более низкую энергию.

Рисунок 2 – Две емкости для ультразвуковой очистки. На этой упрощенной иллюстрации резервуар слева, работающий на частоте 40 кГц, имеет три события кавитационного имплозии, каждое с энергоемкостью 6 е, что в сумме составляет 18 е. Резервуар справа, работающий на частоте 104 кГц, имеет 9 кавитационных явлений, каждое с содержанием энергии 2e, всего 18e в целом. Хотя оба резервуара имеют одинаковую общую мощность, результаты очистки будут различаться из-за различных характеристик кавитации. Ультразвуковая очистка Два основных механизма очистки —

• химическое растворение или эмульгирование растворимых загрязнений, таких как нефть
• физическое перемещение нерастворимых грунтов, включая частицы

В случае растворимых грунтов «микропотоки», возникающие в результате колебаний кавитационных пузырьков, которые не взрываются, или ударные волны, возникающие в результате взрыва кавитационных пузырьков, обеспечивают эффект смешивания, который постоянно обновляет поверхность раздела между сольватирующими или эмульгирующая среда и почва. Такое смешивание сокращает время их тщательного взаимодействия для получения «чистой» поверхности. В случае нерастворимых грунтов давление, возникающее в результате ударных волн, возникающих при схлопывании кавитационных пузырьков, служит для физического перемещения частиц. Это смещение разрывает связи, удерживающие частицы на подложке, и перемещает их достаточно далеко от подложки, чтобы предотвратить повторное притяжение или повторное прикрепление. Освобожденные от субстрата частицы можно смыть промывкой.

Доставка ультразвуковой энергии Чтобы энергия, высвобождаемая схлопывающимся кавитационным пузырем, доставлялась к месту очистки, необходимы две вещи:

• Непрерывная жидкость должна находиться в контакте как с источником звуковой волны, так и очищаемая поверхность.
• Кавитационные пузырьки должны образовываться и взрываться, высвобождая достаточное количество энергии достаточно близко как к почве, так и к очищаемой поверхности, чтобы иметь желаемый эффект.

Явления кавитации и имплозии, возникающие в результате воздействия ультразвуковой энергии, могут возникать только в жидкости, но не обязательно во всех жидкостях. Физические свойства жидкостей, включая вязкость, поверхностное натяжение и давление пара, могут влиять на их способность поддерживать образование кавитационных пузырьков, которые взрываются. Многие водные химические вещества являются идеальными жидкостями для ультразвуковой очистки. Добавление поверхностно-активных веществ способствует проникновению жидкости даже в мельчайшие детали поверхности. Однако когда дело доходит до создания кавитационных пузырьков вблизи очищаемых поверхностей, необходимо преодолеть некоторые препятствия. Размер кавитационного пузыря Для того, чтобы кавитационный пузырь катастрофически взорвался, он должен сначала достичь нестабильного размера. Если пузырь растет в ограниченном пространстве, слишком маленьком, чтобы позволить ему достичь нестабильного размера, он либо не сформируется, либо просто будет колебаться и вырождаться, никогда не взрываясь. Поскольку более высокие частоты производят более мелкие кавитационные пузырьки, поверхности с мелкими деталями с большей вероятностью будут успешно очищены с использованием более высоких ультразвуковых частот.

Рисунок 3. Более высокие ультразвуковые частоты производят кавитационные пузырьки меньшего размера, чем более низкие частоты. Меньшие кавитационные пузырьки могут образовываться в меньших пространствах, чем более крупные кавитационные пузырьки.

Пограничный слой «Досягаемость» ультразвукового воздействия вблизи поверхности ограничена явлением пограничного слоя. Это явление, вызванное трением, ограничивает относительное движение жидкости вблизи поверхности, с которой она соприкасается. Поскольку для образования кавитационных пузырьков требуется наличие звуковой волны (движения), звуковая волна не может существовать там, где нет достаточной свободы движения для ее возникновения. Звуковые волны более высокой частоты не требуют такой свободы движения, как звуковые волны более низкой частоты. Следовательно, звуковые волны более высокой частоты могут проникать и вызывать схлопывание кавитационных пузырьков ближе к поверхности, чем звуковые волны более низкой частоты.

Рисунок 4. Ультразвук с более высокими частотами эффективен в непосредственной близости от очищаемой поверхности и, следовательно, может удалять более мелкие частицы, чем при более низких частотах. Эффект пограничного слоя имеет большое значение, когда речь идет об удалении мелких частиц с поверхности. Мелкие частицы могут «спрятаться» в относительно толстом пограничном слое на низких частотах ультразвука и не могут быть удалены. Повышенная частота требуется для создания кавитационных взрывов достаточно близко к более мелким частицам, чтобы удалить их. В то же время, однако, более мелкие кавитационные пузырьки могут не создавать достаточной силы ударной волны для отрыва более крупных частиц от поверхности, к которой они прикреплены или притягиваются. Поскольку большинство популяций частиц состоит как из более крупных, так и из более мелких частиц, показано использование более чем одной ультразвуковой частоты для удаления всех частиц различных размеров. Вышеизложенное устанавливает частоту как важную переменную в процессе ультразвуковой очистки. Это также подтверждает мнение о том, что для полного удаления загрязнений с различных поверхностей требуется использование нескольких частот.

Многочастотный ультразвук . Хотя ультразвуковые системы были созданы для работы на различных частотах, исторически каждая ультразвуковая система работала только на одной частоте. Рабочая частота определяется механической резонансной частотой ультразвукового преобразователя. Преобразователь, как правило, сборка, состоящая из ряда алюминиевых блоков или дисков и электрически активных пьезоэлектрических элементов в конфигурации «сэндвич», действует как механический трансформатор и «звонит» во многом подобно звонку на своей резонансной частоте при подходящем возбуждении от привода. пьезоэлектрический элемент. Исторически частоты в диапазоне от 20 до 50 кГц считались подходящими для большинства нужд ультразвуковой очистки. Несколько небольших систем работали на частотах до 90 кГц, чтобы воспользоваться преимуществами радиального резонанса пьезоэлектрического элемента, не встраивая его в типичную многослойную конструкцию, описанную выше. Растущая потребность в ультразвуковой энергии на различных частотах удовлетворяется несколькими способами. Сначала последовательно использовалось несколько очистных ванн, каждая из которых работала на одной частоте. Детали, подлежащие очистке, переносили из одной ванны в другую, чтобы использовать преимущества всех частот. Этот метод, хотя и в некоторой степени эффективный, не обеспечивал простого средства многократного повторения последовательности частот и был громоздким, трудоемким и трудоемким в применении. В постоянных усилиях по оптимизации процесса был разработан и оценен ряд средств для использования более одной частоты в одной ванне, либо по очереди, либо одновременно.

Многочастотные технологии Существует два основных способа введения двух или более ультразвуковых частот в один резервуар для ультразвуковой очистки в современном оборудовании. Одним из них является относительно старый метод одновременной или последовательной подачи различных частот от нескольких преобразователей или массивов преобразователей, каждый из которых предназначен для работы на одной частоте и имеет свой собственный дискретный генератор. Второй метод является относительно новым и использует многочастотный генератор, который приводит в действие универсальные преобразователи, способные работать более чем на одной частоте. Универсальные преобразователи производят ультразвук на каждой из рабочих частот генератора. Генератор запрограммирован на последовательную подачу различных частот свипирования на одну матрицу преобразователей.

Рисунок 5. В примере А все датчики с разными рабочими частотами подключены к одному и тому же резервуару для очистки. Каждый преобразователь или набор преобразователей, работающих на одной частоте, питается от ультразвукового генератора, предназначенного для этой частоты. В примере B все преобразователи одинаковы и работают на разных частотах в ответ на один ультразвуковой генератор, способный подавать мощность на более чем одной ультразвуковой частоте.

«A» — Несколько одночастотных преобразователей В первом случае, описанном выше, несколько ультразвуковых частот генерируются в заполненном жидкостью резервуаре двумя или более преобразователями (или массивами преобразователей), которые передают звуковую энергию в резервуар. Различные ультразвуковые генераторы управляют каждым из этих преобразователей (или массивов) на одной рабочей частоте. Как правило, все генераторы работают одновременно или с перекрытием по времени работы, так что две или более частоты одновременно подаются в резервуар в течение, по крайней мере, части рабочего цикла. Хронологическая история одновременного использования многочастотного ультразвукового оборудования начинается в 1959 с патентом США. № 2891176, в котором Норман Брэнсон описывает три массива преобразователей, приводимых в действие тремя генераторами, где периоды работы этих генераторов перекрываются. В 1974 году компания Branson Cleaning Equipment Company спроектировала и построила резервуар, который имел ряд преобразователей 25 кГц на дне и второй ряд преобразователей 40 кГц с одной стороны; каждая из этих решеток одновременно приводилась в действие соответствующим генератором частоты. Подобные системы были спроектированы и построены другими в 19 веке.70-х, например, Blackstone Ultrasonics, но полезного применения этой технологии не нашлось. В 1981 г. патент Великобритании. В US 2097890A описаны три массива преобразователей, приводимых в действие тремя генераторами на разных фазах трехфазной линии. В середине 1990-х годов компания Amerimade Technology продала систему, состоящую из резервуара с наклонными стенками и двух наборов преобразователей на разных стенках, каждый из которых приводился в действие своим генератором частоты, один из которых работал на частоте около 71,5 кГц, а другой — около 104 кГц. Также в то время Zenith продавала систему с двумя генераторами, работающую на частотах 80 кГц и 120 кГц, которая называлась «перекрестный огонь», поскольку разные частоты пересекались на частоте 90 градусов. В отличие от более ранних систем 25 кГц и 40 кГц, которые не нашли полезного применения, теперь существовала индустрия персональных компьютеров, и эти системы Amerimade и Zenith продавались в больших объемах производителям жестких дисков. В патенте США. № 5656095 Honda, et al. обучает высокочастотным преобразователям и низкочастотным преобразователям в резервуаре, где обычно приводятся в действие высокочастотные преобразователи, а низкочастотные преобразователи приводятся в действие в течение коротких периодов времени для периодического разрушения высокочастотных пузырьков. В патенте США. №№ 5,865,199 и 6 019 852 Pedziwatr et al. показывает два массива преобразователей, разбросанных по баку и приводимых в действие двумя генераторами разных частот. В патенте США. В US 5909741 Феррелл описывает две группы преобразователей на стенках пластикового контейнера под разными углами, приводимых в действие генераторами разных частот. В 2004 году Crest Ultrasonics представила трехчастотный продукт, в котором датчики разных частот были расположены в виде равносторонних треугольников, каждый из которых содержит три частоты и не имеет частот рядом с собой. Описанные выше системы, которые имеют несколько преобразователей или массивов преобразователей, каждый из которых предназначен для работы на одной частоте, имеют два основных недостатка. Во-первых, деструктивная и конструктивная интерференция звуковых волн различных частот приводит к меньшей переходной кавитации по сравнению с широкими одночастотными системами с той же общей мощностью. Во-вторых, две или более решеток преобразователей с разными частотами на заданной площади излучающей поверхности диафрагмы приводят к меньшей мощности на каждой частоте. В патенте США. №№ 5,865,199 и 6,019,852 Pedziwatr et al. обратили внимание на недостаток интерференции звуковых волн различных частот с вкрапленным интервалом «D» между соседними преобразователями различных частот. «D» был выбран, чтобы оба набора преобразователей могли работать одновременно для передачи разных частот. Однако рабочие значения «D», например 3,2 дюйма, как предложил Педзиватр, приводят к меньшей мощности на каждой частоте, чем это было достигнуто во многих предшествующих системах. Причина того, что разрушительная и конструктивная интерференция звуковых волн различных частот приводит к меньшей переходной кавитации по сравнению с одночастотными системами, заключается в том, что результирующая волна в жидкости имеет много частот, которые обычно существуют в течение одного цикла или меньше. Переходная кавитация требует нескольких циклов, чтобы кавитационный пузырь колебался до критического уровня энергии, необходимого для кратковременного коллапса. Ультразвуковая энергия в резервуаре на частотах, где доступен один цикл или меньше, создает полости, которые растут, а затем распадаются, создавая микропотоки, но редко кратковременное разрушение. Можно ожидать, что в процессе, где микропотоки необходимы для подачи свежего химического вещества на поверхность, эта параллельная технология с несколькими ультразвуковыми частотами может быть успешно применена.

Рисунок 6. На приведенной выше диаграмме графически показано влияние одновременной работы трех групп ультразвуковых преобразователей на разных частотах на одном резервуаре. Кривые с амплитудой 1 единица показывают смещение каждой группы датчиков на трех разных частотах. Черная кривая с максимальной амплитудой приблизительно 3 единицы показывает аддитивный эффект, достигаемый при сложении трех отдельных кривых.

«B» — многочастотные преобразователи В 1998 году компания Ney Ultrasonics представила резервуары с четырьмя преобразователями частоты, приводимыми в действие отдельными дискретными генераторами, работающими на частотах 40 кГц, 72 кГц, 104 кГц и 170 кГц. Это была первая примитивная реализация последовательной подачи различных частот свипирования на массив преобразователей, которые работали на каждой из подаваемых частот, то есть «универсальных» преобразователей. В этом оборудовании использовались реле для подключения генератора соответствующей частоты к массиву «универсальных» преобразователей на период времени, необходимый для процесса на этой частоте. Затем вторая частота, необходимая для процесса, подавалась на матрицу преобразователей, сначала отключая предшествующий генератор частоты, а затем подключая генератор, производящий вторую частоту свипирования. Это переключение частоты было безопасно выполнено с помощью электронного управления реле, и время дегазации заняло менее одной секунды, чтобы завершить переход частоты.

Рисунок 7. Приведенная выше диаграмма графически иллюстрирует эффект последовательной работы одного массива «универсальных» преобразователей на трех частотах. В этом случае амплитуда на каждой частоте остается постоянной на уровне, в три раза превышающем достижимый при использовании трех массивов преобразователей на одной излучающей поверхности. Одним из преимуществ использования одной «универсальной» матрицы преобразователей для получения последовательности нескольких ультразвуковых частот является высокая плотность мощности, которая может быть достигнута на каждой частоте. Каждая частота использует всю поверхность мембраны для обеспечения этой частоты, в отличие от необходимости совместного использования доступной площади между различными частотами при использовании дискретных частотных преобразователей. Второе преимущество для приложений, требующих переходной кавитации, заключается в том, что многие циклы близко расположенных частот доступны для резонирования пузырьков до значения энергии, необходимого для кратковременного схлопывания. Можно ожидать, что процесс, требующий удаления мелких частиц загрязнения, удаления спор или высоких энергий, необходимых для сонохимии, будет успешно выполнен с помощью этой технологии. Третье преимущество последовательного применения нескольких ультразвуковых частот реализуется при очистке деликатных деталей. Например, компоненты жесткого диска компьютера, полупроводники, ферритовые детали и оптические детали могут быть возбуждены в резонанс и разрушены частотами биений, создаваемыми взаимодействием двух частот, например, существующими в параллельных системах с несколькими ультразвуковыми частотами. Синхронизированные частоты развертки по очереди предотвращают это повреждение. Однако важно, чтобы частоты развертки имели непостоянную скорость развертки, чтобы исключить второй источник резонансных повреждений, который существует во многих современных ультразвуковых системах развертки. История применения нескольких ультразвуковых частот последовательно начинается в 1998 с патентом США 5,834,871, в котором описана универсальная конструкция преобразователя и управление им от генераторов различных частот, выбранных мультиплексором. Описанная выше примитивная релейная система от Ney Ultrasonics была доступна в том же году. Начиная с 1999 г., последующие патенты США под номерами 6 002 195, 6 016 821, 6 181 051 и 6 433 460 раскрывают улучшения последовательной передачи различных частот на универсальные преобразователи и предотвращения резонансного повреждения очищаемых деталей. В 2000 году CAE Ney Ultrasonics заменила примитивную систему и продала генераторы, которые производили несколько частот, чтобы управлять универсальными преобразователями на частотах, выбранных двоичным кодом, запрограммированным ПЛК. В 2001–2004 гг. патентов США 6 313 565; 6 462 461; 6 538 360 и 6 822 372 выпустили и дополнительно защитили технологию многократной ультразвуковой частоты и схемы, необходимые для производства этих генераторов. В 2002 году Blackstone~NEY Ultrasonics представила семичастотный генератор, управляющий универсальными преобразователями в диапазоне от 40 кГц до 270 кГц.

Резюме и заключение Определено преимущество частоты как переменной в процессе ультразвуковой очистки. Хорошо известными эффектами более высоких частот являются меньший размер кавитационных пузырьков, увеличение количества кавитационных пузырьков и уменьшение толщины пограничного слоя вблизи поверхности. Эти эффекты приводят к более эффективному удалению более мелких частиц. Эффективность удаления частиц большего размера, наоборот, снижается с увеличением частоты. Использование последовательности нескольких частот в диапазоне от более низкой ультразвуковой до более высокой микрозвуковой частоты наиболее эффективно для удаления популяций частиц, которые сильно различаются по размеру.