超音波喇叭(HORN)簡介
在前期已經介紹何謂超音波，這一期我們開始介紹超音波喇叭的設計。超音
波加工或超音波塑膠熔接加工時，會在振動子之端面螺絲接鎖各種型狀增幅桿（
BOOSTER）、常用的有圓錐體形或大頭小尾之似階梯形，再於錐體端面以螺絲鎖
接各種型狀的喇叭焊頭（HORN），需要時亦可在喇叭前端面銀焊接或以螺紋鎖接
工具（TOOLING）。
增幅桿的功能主要為傳導並改變振動之振幅大小，喇叭的功能則兼具改變振
動之振幅，及作為工具並配合加工物成型。一般所稱的「超音波」就是由振動子
＋增幅桿＋焊頭喇叭構成一個振動部組，振動部組經由超音波發振箱驅動，即成
為一組可應用的超音波系統。
有些超音波應用設計則會直接在振動子接鎖HORN，例如：超音波手焊機、
超音波切刀．．．等，採此種設計時HORN增益一般都會設計較大，或將BOOSTER
& HORN成一體設計。
超音波振動部組
實用超音波縱振動喇叭（HORN）的形狀
超音波喇叭有數種實用形狀，基本上有階梯形（Step）、懸鍊曲面形
（Catenoidal）、指數形（Exponential）、錐體形（Conical）四種，其它種類的喇叭
多為此四種形狀的各種組合。如常用的階梯指數形及階梯錐形，即是階梯形喇叭
與指數形喇叭及錐型形喇叭的設計組合。
除此之外只要是對稱或完整的幾何形體，都可作為喇叭設計的參考形狀，如
圓桶形、圓柱形、正方形、長方形、三角形、梯形，對稱多邊形如六角形、八角
形．．．等。特殊喇叭設計形狀尚有高斯函數形喇叭、傅立葉形喇叭．．．等，
這些喇叭由於製造時加工困難，且其振幅放大率又不很大於其它形喇叭，因此實
際設計上很少考慮，並未實用。
實用超音波喇叭（HORN）的形狀
各種型式應用的超音波喇叭（HORN）
特殊型式的超音波喇叭(組合HORN)特殊型式的超音波喇叭(子母HORN) 超音
波喇叭兩端面的面積相同時，其振幅放大率以階梯形為最大，其次依序為懸鍊曲
面、指數曲面、錐體型。例如斷面為圓形時，單純階梯形的振幅放大率等於兩端
直徑的平方比，在指數形則等於直徑比。懸鍊曲面形的振幅放大率比指數形大約
10－20﹪。錐體形隨直徑比的增大，振幅放大率也隨之增大，但其接近飽合值，
前端無工具無負荷時約為 ４.５。因此以增大超音波喇叭前端的振幅考慮，超音
波喇叭以階梯形設計較有利而最為廣用，不過要特別注意當振幅增大的同時，超
音波喇叭材料內發生的振動應力（反覆交變應力）大，內部損失也增大，會造成
超音波喇叭破損。
振動應力高度集中，我們會在設計適當的曲率或推拔，連結兩直線部，避免
單純階梯形喇叭設計。
上述資料部份內容引述：超音波工學理論實務 編著者：賴耿陽 復漢出版社有限公司
（待續...）