新一代超音波系統振幅補償介紹
何謂負載振幅補償 : 簡單來說就是超音波系統在負載時(對塑膠熔
接來說就是在壓著塑膠工件熔接時)之振幅量要大於空載時之振幅
量。
粗看下超音波空載時之振幅量，應該要大於負載之振幅量， 因為
就像汽車空檔時與每檔行走時，同樣的入油量，空檔時引擎轉速
一定比入檔行走時高。但事實上，先進的超音波系統在同樣條件
設定下，負載時之振幅量是需要大於空載時的振幅量，如此才可
完成完美的熔接，且額定的功率標定才有意義。
如何做的？這就是要超音波系統的負載補償設計。
京華超音波公司設計了一個測試的方法(見下面說明)，測試了歐
、美、日知名品牌的超音波系統(含金屬焊接,塑膠熔接)，如
Branson, Rinco, Telsonic….等得到的結論都是一樣，它們的超音波
系統在空載發振時的振幅量都小於負載時的振幅量且差異達10
-20%，反觀我們用同樣的方法測試國內同行(含中國的)，甚至我
們京華的舊超音波系統，得到的結果剛好相反，負載時的振幅量
比空載時的振幅量均小10-20%，這個測試方法的發現，建立了台
灣超音波系統的測試標準，也為台灣超音波進軍國際市場打開了
大門。
粗看下，負載振幅補償之先進超音波系統與舊式超音波系統之振
幅來回只差20-40%,可以用Gain大之Booster或輸出變壓器增壓(即調
整段數)，或用較大瓦特數之超音波系統來補償，但實際上是不然
的，相對而來的壞處很多；如Horn容易損壞，振動子容易振裂，
電晶體、 H.V.C.組燒壞等系統故障高，更要命的是熔接效果差異
甚大，被熔接物表面擦傷、熔接線過熔、斷熔、泡化、焦化等現
象常發生。熔接品質很不穩定，且良率之持續性低。隨著塑膠產
品之精緻化，生產之自動化，上述缺點變成台灣超音波界無法承
受之缺憾。此現象在生醫產品國內及國外遠距離大區域自動化機
械之超音波應用尤其明顯。
明白了負載振幅補償的重要性與測試方法標準，接下來就是如何
設計一個系統來符合此一標準，進而達到性能. 功能. 品質符合使
用者滿意的超音波系統，在上一期京華電子報第24期已詳細說明
(見與歐美先進技術同步的新一代超音波系統)，在此不再贅述。
圖表說明：
1、新一代超音波系統(功率%)可調範圍50%~100%，很明顯的負載振幅皆
高於空載10-20%，傳統超音波系統功率為LO/HI 2段功率調整負載振幅
皆小於空載10-20%。
2、兩系統之Booster皆為2倍增益比。
3、兩系統使用同一支超音波焊頭測試振幅，焊頭尺寸大端38mm、小
端15mm、長度190mm(振幅增益比約2.5倍)。
4、測試平台如附圖(一)。
5、焊頭大端空載振幅：焊頭小端面未浸入水中時超音波發振，以光纖位
移器量測焊頭大端之振幅量。
6、經多組新系統與振動部組交叉比對，得到結果都一致。意即日後京華
超音波每部出廠之超音波塑膠熔接機都是高性能、一致性的產品。
7、焊頭大端負載振幅：焊頭小端面浸入水中時超音波發振，以光纖位移
器量測焊頭大端之振幅量。
