Ogólnopolskie Czasopismo Techniczne
Innowacyjne rozwiązanie APM od Ecoclean zapewnia skuteczność mycia ultradźwiękami
Bezdotykowe monitorowanie częstotliwości i mocy ultradźwięków o wysokiej częstotliwości
Monitorowanie częstotliwości i mocy jest ważnym narzędziem zapewniania jakości w zastosowaniach mycia ultradźwiękowego w zakresie od 250 do 2000 kHz. Ecoclean udowodnił w seriach testów, że laserowe mikrofony akustyczne mogą również niezawodnie wykrywać fale dźwiękowe w zakresie wysokich częstotliwości do dwóch megaherców. Na tej podstawie firma rozszerzyła swoje innowacyjne rozwiązanie APM (Acoustic Performance Measurement). Nowe rozwiązanie jest w stanie bezkontaktowo monitorować częstotliwość i moc ultradźwięków zarówno we w pełni zautomatyzowanych, wielowannowych ultradźwiękowych myjkach zanurzeniowych, jak i zamkniętych, komorowych maszynach myjących.
Testy przeprowadzono w wielowannowym systemie zanurzeniowym z systemami ultradźwiękowymi 500 i 1000 kHz. Uwzględniono również obecne już systemy oscylacji 40, 80 i 120 kHz.
Ultradźwięki o wysokiej częstotliwości są stosowane, gdy naszym celem jest usunięcie najdrobniejszych cząstek i minimalnych powłok z wrażliwych lub drobno ustrukturyzowanych powierzchni. Dotyczy to na przykład produkcji półprzewodników, technologii mikrosystemów i elektroniki, optyki precyzyjnej, technologii laserowej i próżniowej, a także technologii medycznej. Aby niezawodnie osiągnąć wymagania dotyczące czystości określone dla idealnego funkcjonowania i uniknąć uszkodzenia lub pogorszenia wrażliwych komponentów, regularne kontrole charakterystyki drgań i obliczanie kluczowych wartości istotnych dla mycia są niezbędnymi parametrami jakości. Dla tych zastosowań Ecoclean rozszerzył zakres pomiarowy innowacyjnej technologii Acoustic Performance Measurement (APM), która wcześniej była wykorzystywana do bezdotykowego pomiaru częstotliwości ultradźwiękowych do 132 kHz, do dwóch megaherców w oparciu o akustykę laserową.
Podczas testów laserowy mikrofon akustyczny znajduje się nad powierzchnią wanny. Pomiary są przeprowadzane bez bezpośredniego kontaktu z środkiem myjącym i bez ruchu.
Niezawodne wykrywanie widma częstotliwości potwierdzone serią testów Opracowanie nowego systemu pomiarowego APM zostało poprzedzone serią testów z użyciem mikrofonu laserowo-akustycznego. Testy przeprowadzono w ultradźwiękowej myjce zanurzeniowej UCMSmartLine oraz w myjkach ultradźwiękowych z przetwornikami płytkowymi 500 kHz i 1000 kHz. Ponadto w testach uwzględniono przetworniki płytowe o częstotliwościach oscylacji 40, 80 i 120 kHz już obecne w maszynie myjącej, a wyniki porównano z poprzednią technologią APM z mikrofonami pojemnościowymi.
Z jednej strony testy dowiodły, że stosunek sygnału do szumu w całym paśmie częstotliwości jest wystarczająco wysoki, aby wykrywać fale dźwiękowe o częstotliwości do 2 MHz. Z drugiej strony, celem było określenie, w jakiej odległości od powierzchni wanny należy stosować laserowy mikrofon akustyczny, aby nadal można było obliczyć odpowiednie spektrum częstotliwości, pomimo rosnącego tłumienia fal dźwiękowych przez powietrze wraz ze wzrostem częstotliwości. Ze względu na wysoką czułość laserowego mikrofonu akustycznego, odległość jest porównywalna z mikrofonem pojemnościowym używanym do pomiaru ultradźwięków o niskiej częstotliwości.
Ilustracja przedstawia widmo częstotliwości systemu oscylacyjnego 120 kHz (pomarańczowy) i szum tła systemu pomiarowego (niebieski) z laserowym mikrofonem akustycznym.
Zalety bezdotykowego i nieruchomego pomiaru W przeciwieństwie do hydrofonów, pomiar za pomocą rozwiązania APM odbywa się bez bezpośredniego kontaktu z medium i bez ruchu. Ma to wiele zalet. Na przykład, możemy uniknąć zanieczyszczenia środka myjącego przez system pomiarowy oraz może on być również bezpiecznie stosowany w przypadku agresywnych środków chemicznych. Pomiar bez ruchu zapewnia również, że może on być przeprowadzany w sposób powtarzalny ‘w linii’. Ponadto technologia APM umożliwia wykrywanie częstotliwości ultradźwiękowej i ciśnienia akustycznego nawet przez „ściany”. Dlatego może być również stosowana w zamkniętych zbiornikach myjących i płuczących, które są wymagane na przykład przy stosowaniu procesów zmiany ciśnienia (procesy czyszczenia próżniowego, takie jak PPC - Pulsated Pressure Cleaning), a także w systemach mycia komorowego. Dostępne są odpowiednie ręczne kalibratory do szybkiego i prostego sprawdzania działania laserowych mikrofonów akustycznych i pojemnościowych używanych w systemie APM na miejscu.
Aby zarejestrować sygnały ultradźwiękowe z systemu oscylacyjnego 500 kHz, mikrofon został przesunięty poziomo o 160 mm między pomiarami. Odległość od powierzchni wanny wynosiła 200 mm. Praktycznie nałożone na siebie krzywe (niebieska i pomarańczowa) pokazują, że poziome położenie laserowego mikrofonu akustycznego nie ma znaczenia dla pomiaru.
Pomiar stacjonarny lub w odstępach czasowych - również jako usługa System pomiarowy jest dostępny zarówno jako rozwiązanie stacjonarne, jak i w wersji przenośnej do sporadycznych kontroli. W wersji stacjonarnej mikrofon jest przymocowany do automatycznego przenośnika. Następnie zbliża się do zbiorników myjących i płuczących wyposażonych w procesy ultradźwiękowe, a pomiary są przeprowadzane bez kontaktu, dzięki czemu wyniki są porównywalne. Wartości określone dla częstotliwości ultradźwiękowej i mocy są przesyłane do oprogramowania pomiarowego, oceniane przez algorytmy i porównywane z wcześniej zdefiniowanymi i zapisanymi wartościami docelowymi, a następnie zapisywane. W przypadku odchyleń, system wyświetla ostrzeżenie lub komunikat o błędzie.
Widma częstotliwościowe systemu oscylacyjnego o częstotliwości 1000 kHz są pokazane tutaj dla poziomów mocy 20, 40, 60, 80 i 100%. Różnica w mocy jest widoczna głównie w zakresie częstotliwości, który jest niższy niż częstotliwość wzbudzenia.
Użytkownicy, którzy używają klasycznego systemu APM do ultradźwięków o niskiej częstotliwości, ale używają również ultradźwięków o częstotliwościach powyżej 132 kHz, na przykład w procesach płukania, mogą po prostu zamienić mikrofon i jednostkę diagnostyczną, a tym samym monitorować zarówno ultradźwięki o niskiej, jak i wysokiej częstotliwości.
W przypadku pomiarów za pomocą wersji przenośnej mikrofon jest dopasowywany do odpowiedniego zbiornika ultradźwiękowego za pomocą uchwytu i rejestruje widmo drgań w zbiorniku. Podczas analizy i oceny przez oprogramowanie, zmierzone wartości rzeczywiste są porównywane z parametrami docelowymi zdefiniowanymi jako wartości referencyjne dla danej stacji uzdatniania.
Wszystkie pomiary są dokumentowane w raportach PDF w celu bezproblemowej weryfikacji.
Firma oferuje również mobilne pomiary kontrolne jako niezależną od producenta usługę dla systemów myjących, w których zainstalowane są ultradźwięki.
Źródło: Ecoclean GmbH