Frequenza operativa ottimale delle apparecchiature ad ultrasuoni

In generale, la frequenza operativa delle apparecchiature ad ultrasuoni dovrebbe essere la frequenza che produce il miglior effetto applicativo. Ad esempio, la saldatura di materie plastiche, metalli e materiali di consumo funziona generalmente meglio a frequenze più elevate, tuttavia questa non è l'unica considerazione.

I bisturi ad ultrasuoni possono fornire velocità di taglio ottimali a 20 kHz. Tuttavia, il dispositivo potrebbe essere troppo grande per un chirurgo per operare comodamente. Pertanto, anche se la velocità di taglio è ridotta, è possibile selezionare una frequenza più elevata per ridurre le dimensioni del dispositivo.

Poiché i trasduttori a bassa frequenza sono più grandi, consentendo un volume ceramico maggiore, questi sistemi possono fornire più potenza, che può essere necessaria per determinate applicazioni (ad esempio, saldatura di parti in plastica di grandi dimensioni).

Le frequenze più basse hanno lunghezze d'onda più lunghe, che si traducono in uno stress inferiore a una data ampiezza. Pertanto, se la testa dell'utensile deve funzionare ad ampiezze elevate dove può verificarsi affaticamento, è necessario preferire frequenze più basse.

Ampiezza

Se è richiesta un'uscita ad ampiezza elevata, è necessario utilizzare una frequenza inferiore. Questo perché:

L'uscita del trasduttore è più alta, quindi è necessario integrare meno guadagno negli altri componenti dello stack. Ciò offre una maggiore flessibilità durante la progettazione di questi altri componenti dello stack.

Poiché lo stress è inferiore (sopra), è possibile operare ad ampiezze più elevate senza guasto a fatica.

Disponibilità delle attrezzature

Le applicazioni ad ultrasuoni non sono generalmente molto sensibili alle differenze di frequenza di diversi kilohertz. Pertanto, è comune trovare frequenze accettabili disponibili con apparecchiature standard, di solito con incrementi di 5 kHz (ad esempio 20 kHz, 25 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz). Ad esempio, un'applicazione potrebbe avere una frequenza ottimale di 22,5 kHz, ma funzionare accettabile a 20 kHz o 25 kHz.

Costo

Le apparecchiature ad alta frequenza di solito costano meno delle apparecchiature a bassa frequenza.

Sano

La maggior parte delle persone ha una percezione limitata dei suoni superiori a 18 kHz o anche 20 kHz. Tuttavia, ci sono delle eccezioni. Ad esempio, una macchina da cucire ad ultrasuoni originariamente progettata per 20 kHz, ma alcune operatrici si sono lamentate di aver sentito vibrazioni. Alla fine, la frequenza è stata aumentata di alcuni kilohertz per risolvere il problema.

Regolamenti governativi

Nel corso del tempo, ci sono state molte normative governative riguardanti l'esposizione al rumore. Se le apparecchiature a ultrasuoni funzionano a 18 kHz o meno, è spesso necessaria una custodia acustica o una protezione individuale dell'udito per limitare l'esposizione. Per evitare la necessità di una protezione acustica, la frequenza operativa può essere leggermente aumentata, anche se potrebbe non essere ottimale per l'applicazione.

Tuttavia, anche alcune applicazioni in esecuzione a 20 kHz o superiore producono ancora rumore udibile. Ad esempio, le applicazioni di gestione dei liquidi possono creare cavitazione, che produce un suono sibilante. L'applicazione plug-in produce un rumore udibile quando il clacson batte contro il plug-in metallico. A seconda dell'esposizione, potrebbe essere necessario un involucro acustico o una protezione individuale per l'udito.