अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर प्रकार: मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव और पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर की तुलना
इस प्रक्रिया के लिए आवश्यक ध्वनि तरंगों को उत्पन्न करने के लिए दो प्रकार के ट्रांसड्यूसर हैं: पीजोइलेक्ट्रिक और मैग्नेटोस्ट्रिकटिव। यद्यपि उनके कार्य इसे बाजार में एक जगह बनाने के लिए पर्याप्त हैं, प्रत्येक प्रकार के अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर की अपनी विशेषताएं हैं, जिससे यह विशिष्ट कार्यों के लिए अधिक उपयुक्त है। उनकी तुलना करने के लिए, यह अध्ययन करना आवश्यक है कि वे कैसे काम करते हैं और उनकी संबंधित विशेषताएं।
1. कार्य सिद्धांत
पीजोइलेक्ट्रिक तकनीक सीसा ज़िरकोनेट टाइटेनेट से बने विशेष विद्युत गुणों के साथ एक क्रिस्टल का उपयोग करती है। ट्रांसड्यूसर में, इस क्रिस्टल सामग्री में विपरीत चेहरों से जुड़े दो तार हैं। फिर क्रिस्टल और तारों को दो धातु प्लेटों के बीच आवास में इकट्ठा किया जाता है। जब वर्तमान तारों के माध्यम से बहती है और क्रिस्टल में प्रवेश करती है, क्रिस्टल जल्दी से आकार बदलता है और फैलता है । जब वर्तमान समाप्त हो जाता है, तो क्रिस्टल अपने मूल आकार में लौटता है। इस तकनीक का उपयोग करने वाला अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर एक सेट फ्रीक्वेंसी पर क्रिस्टल के माध्यम से वर्तमान को तेजी से प्रसारित करता है, जिससे प्रतिध्वनि प्रभाव उत्पन्न होता है।
मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर का कार्य सिद्धांत यह है कि चुंबकीय क्षेत्र के अधीन होने पर लौह-समृद्ध धातुओं का विस्तार और अनुबंध होता है। इस व्यवहार का लाभ उठाने के लिए, लोहे से भरपूर धातु कोर तांबे के तारों में लिपटे हुए हैं। घटक तो एक टैंक में निहित है। जब वर्तमान तांबे के तार से गुजरता है, धातु कोर फैलता है और लंबा । एक पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर की तरह, एक सेट आवृत्ति पर एक धारा एक प्रतिध्वनि प्रभाव पैदा करती है।
2. एक निश्चित तरीका
एक चिपकने वाला अल्ट्रासोनिक क्लीनर के आवास के लिए पीजोइलेक्ट्रिक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर को बांड करने के लिए उपयोग किया जाता है। जब पीजोइलेक्ट्रिक तकनीक पहली बार पेश की गई थी, तो इससे समस्याएं पैदा हुईं क्योंकि चिपकने वाला कमजोर हो जाएगा और अंततः विफल हो जाएगा। इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकी है कि विमान उद्योग में इस्तेमाल किया जा सकता है के विकास के कारण, यह सीमा अब मौजूद नहीं है । बार-बार उपयोग के बावजूद, आधुनिक चिपकने वाले अभी भी ट्रांसड्यूसर को संलग्न नहीं होने देते हैं।
मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव ट्रांसड्यूसर का आवास सीधे अल्ट्रासोनिक क्लीनर के टैंक में वेल्डेड है, जो एक फर्म, शायद ही तोड़ने योग्य बांड प्रदान करता है।
3. अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर आवृत्ति
अल्ट्रासोनिक सफाई की आदर्श स्थिति 40kHz-70kHz की आवृत्ति पर काम करना है, लेकिन प्रक्रिया अभी भी 25kHz-170kHz की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जा सकता है ।
मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर केवल 30kHz तक आवृत्तियों पर काम कर सकते हैं, जिसका अर्थ है कि उनके लागू उपयोग बहुत प्रतिबंधित हैं। इस मामले में, मैग्नेटोस्ट्रेक्टिव ट्रांसड्यूसर अल्ट्रासोनिक सफाई प्रणाली का सबसे अच्छा उपयोग बड़ी मशीनों के लिए है जिनमें संदूषक हैं जिन्हें हटाना मुश्किल है। इस प्रक्रिया में मशीनरी की पूरी तरह से सफाई की भी आवश्यकता नहीं होनी चाहिए। इस एप्लिकेशन का एक उदाहरण इलेक्ट्रोप्लेटिंग प्रोसेसिंग लाइन पर इस्तेमाल किया जा सकता है।
दूसरी ओर, पीजोइलेक्ट्रिक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर 25kHz से 170kHz की पूरी रेंज में काम कर सकता है, जिससे इसका उपयोग बेहद विविध हो जाता है।
4. ऊर्जा की खपत
मैग्नेटोस्ट्राइटिव अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर को विद्युत ऊर्जा को चुंबकीय ऊर्जा में परिवर्तित करना चाहिए, और फिर इसका उपयोग यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए करना चाहिए। पूरी प्रक्रिया से बहुत सारी बर्बाद ऊर्जा उत्पन्न होगी, जो आमतौर पर गर्मी ऊर्जा के रूप में बर्बाद हो जाती है।
पीजोइलेक्ट्रिक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर एक चरण में कम वोल्टेज वाले करंट को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है, जिससे यह अत्यधिक कुशल हो जाता है। इसलिए, पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर विद्युत ऊर्जा की समान मात्रा का उपभोग करते हुए अधिक काम कर सकता है।
5. अंतर्निहित अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर शोर स्तर
जब हार्मोनिक आवृत्तियों उत्पन्न होते हैं, तो उप-हार्मोनिक आवृत्तियों आमतौर पर प्राकृतिक उत्पादों के रूप में उत्पादित की जाती हैं। अधिकांश पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर की ऑपरेटिंग फ्रीक्वेंसी 40kHz या उससे अधिक है, जिसका अर्थ है कि पहला उप-हार्मोनिक उत्पन्न 20kHz है, जो सामान्य मानव सुनवाई की सीमा से परे है।
मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर आमतौर पर 30kHz या उससे कम की आवृत्ति पर काम करते हैं, जो श्रव्य उप-हार्मोनिक आवृत्तियों का उत्पादन करते हैं। इन आवृत्तियों उच्च वोल्टेज बिजली या ट्रांसफॉर्मर के गुंजन के रूप में ही ध्वनि बंद सुना । जब एक ही अल्ट्रासोनिक सफाई टैंक में कई मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव ट्रांसड्यूसर स्थापित किए जाते हैं, तो शोर स्तर को सुरक्षात्मक हियरिंग एड्स के उपयोग की आवश्यकता होती है।
6. अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के अपेक्षित जीवन
पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर पहले क्वार्ट्ज क्रिस्टल का उपयोग करते हैं, और समय के साथ, क्वार्ट्ज क्रिस्टल अंततः ताकत खो देंगे। तब से, इंजीनियरों ने सेमीकंडक्टर सिरेमिक सामग्री बनाई है जो एक विशेष प्रक्रिया के माध्यम से पूर्व-वृद्ध हो सकती है, जिससे घटकों की असेंबली के बाद पहनने की मात्रा कम हो सकती है।
नए क्रिस्टलीय यौगिकों के साथ संयुक्त, उनका सेवा जीवन मैग्नेटोस्ट्राइटिव ट्रांसड्यूसर के रूप में लंबे समय तक है, और मैग्नेटोस्ट्राइटिव ट्रांसड्यूसर ने हमेशा एक लंबी सेवा जीवन का आनंद लिया है।
