超音波喇叭製作時之預留頻率
喇叭預留頻率之目的
超音波喇叭在製作時，往往會因加工產品的外型因素，而需突出
或挖孔成型，因超音波喇叭正常共振是有其固定之高度及體積；當成
型過程中會致使超音波喇叭高度及體積減少，會使成型後的超音波喇
叭頻率升高。故在製作超音波喇叭時，如壓著面需成型，須計算其需
削除之超音波喇叭體積有多少，製作時予以事先預留，如此成型後才
能達到原設計之目標頻率。
未予以預留頻率的超音波喇叭，因未準確的達目標頻率，而需再
成型；如果成型後頻率已超出目標頻率，則此超音波喇叭，即可能將
因頻率過高報廢無用。不論是頻率過低或過高，在製作超音波喇叭的
製程中，為了使喇叭的頻率達到標準頻率，常會使用一些升高或降低
喇叭頻率的方法。在降低或升高喇叭頻率的過程中，如果方法錯誤或
失當，常會扭曲超音波喇叭的振態；造成原為振態均勻諧振的喇叭，
變成振態扭曲不諧振的喇叭，因此超音波喇叭製作技術上，預留頻率
是一項至為重要的技術。
下圖是以40KHz 1λ/2超音波喇叭為例，當喇叭頻率在42,243Hz時
喇叭呈縱振動狀態，將喇叭降頻率成39,887Hz後，喇叭即呈扭轉振動
狀態。
音波喇叭預留頻率之計算方法
A、計算超音波喇叭壓著端面1MM厚度之體積
此數值為計算預留頻率之基礎數值，因超音波喇叭高度愈高頻率
愈低，高度愈低則頻率愈高，因此我們可從其增減其高度1MM，來得
知單一超音波喇叭之頻率變化狀況。
B、計算超音波喇叭欲削除之體積
計算出超音波喇叭欲削除體積，除以壓著端面削1MM厚度之體積
，即可得一比值，此比值乘以超音波喇叭削1MM厚度之體積之頻率變
化值，可得一頻率數，此一頻率數即是欲削除之體積所需預留之頻率
數。
C、預留頻率之計算
將目標頻率減去需預留之頻率數，既是預留頻率。
D、預留頻率計算公式：
超音波喇叭頻率隨著系統頻率及喇叭幾何型狀變化
每種超音波喇叭壓著端面，削1MM厚度體積之頻率變化數是不一
樣的，通常是與其系統頻率及喇叭幾何型狀及增益比值大小有關，系
統頻率愈高削1MM厚度體積之頻率變化數就愈大，系統頻率愈低削1MM
厚度體積之頻率變化影響愈小。階梯型喇叭頻率變化大于指數曲面型
，指數曲面型又大于錐型喇叭；且增益比值愈大，其削1MM厚度體積
之頻率變化數就愈大，增益愈小則削1MM厚度體積之頻率變化數就愈
小。
例如：15KHz超音波喇叭削1MM厚度體積之頻率變化為60Hz－＞
80Hz，28 KHz超音波喇叭，削1MM厚度體積之頻率變化，
則為250Hz－＞300Hz，同為15KHz超音波喇叭，增益2倍其
削1MM厚度體積之頻率變化為80Hz，超音波喇叭增益為1倍
時其削1MM厚度體積之頻率，變化則為40Hz左右。
另以35KHz超音波喇叭為例削1MM升高之頻率可能達500－＞
600Hz等於每削0.1MM升高50－＞60Hz；58KHz超音波喇叭削1MM，升
高之頻率可能達800Hz－＞1KHz，等於每削0.1MM升高80－＞100Hz，
因此頻率愈高的超音波喇叭製做時的尺寸精準度將愈高，製作難度
也隨之增高。
因為超音波喇叭其頻率非固定數，因此在計算預留頻率時，需很
審慎設定超音波喇叭削1MM，厚度體積之頻率變化數，尤其須注意粗胚
喇叭頻率差太多時，所量測頻率之正確性，一般喇叭頻率與標準系統
頻率差異過多時，測試時所顯示的頻率可能是不正確，尤其愈是高頻
超音波系統愈可能發生前述問題。
超音波喇叭在製作的過程中，對於頻率的檢測需極謹慎研判，通
常當喇叭的頻率與標準系統頻率差距太大時，頻率的檢測是極不容易
判定，此時經驗值是很重要的。因此製作者對於喇叭的製作應要有記
錄的習慣，對於各種型狀的喇叭，其每削1MM所影響的頻率，要有基
本的瞭解。甚麼樣頻率，甚麼樣型狀的喇叭，其標準的長度約多長都
應予以記錄，如此才能避免無謂的製作失敗損失。
利用有限元素分析製作成型超音波喇叭
由于電腦的軟體技術日新月異，可謂一日千里，對于超音波喇叭
的設計與製作都有革命性的突破；設計上可將喇叭的基本幾何型狀，
或成型幾何型狀導入軟體作分析，從分析報告中作研判，並予以作適
度的修改，使喇叭成為需要的最佳共振體。其分析後之幾何型體亦能
輸入CNC加工機，轉換為加工數據，將喇叭從素材加工成與原設計之
幾何型體完全一致。
超音波喇叭成型預留頻率應注意事宜：
1、超音波喇叭成型預留頻率的計算，除了壓著面成型處的計算預留外
，為使超音波喇叭的平衡諧振，須預留或挖除質量也要併入計算。
2、喇叭須成型設計時，壓著面一般都會大于加工物，以作為平衡喇叭
成型質量之用，有時壓著面成型不對稱，或深淺落差太大，都須設
計調整使其質量平衡，如此有可能使喇叭之設計壓著面，倍于加工
物面。
3、另外危險尺寸範圍內的成型喇叭，多數會採取避開危險尺寸範圍設
計，此時喇叭的壓著面更有可能數倍於加工物面，預留頻率皆須併
入計算。