Ferroelektretsensor zur Messung der Kavitation in UltraschallreinigungsbädernFerroelectret Sensor for Measurement of Cavitation in Ultrasonic Cleaning Systems

Abstract

Zusammenfassung Bisherige empirische Ansätze zur Auslegung von Ultraschallreinigungsanlagen werden der in der industriellen Fertigung geforderten Reinigungseffizienz nicht mehr gerecht. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung von Werkzeugen zur Charakterisierung von Kavitationseffekten, welche die Hauptmechanismen der Reinigungswirkung sind. Die Kavitationsintensität wird anhand des Auftretens charakteristischer Anteile im Druckspektrum bestimmt. Hierfür wird die Entwicklung eines Sensorarrays auf Basis eines neuartigen, zellular strukturierten Ferroelektrets vorgestellt, das flexibel auf Bauteiloberflächen aufgebracht werden kann. Mittels Reinigungsuntersuchungen wird die Korrelation spektraler Druckanteile mit der Erosionswirkung auf Probekörpern abgeleitet und die Abhängigkeiten von diversen Einflussparametern ermittelt.Summary The demand for an increasing efficiency of ultrasonic cleaning in industrial manufacturing can not be satisfied with the current empirical design approaches. This article describes the development of tools for the characterization of cavitation effects, which are the most important mechanisms of cleaning impact. The approach is based on the measurement of cavitation intensity by the assessment of characteristic acoustic spectral components. For this purpose a sensor array using a novel, cellular structured ferroelectret is developed that can be easily applied to component surfaces. From cleaning experiments the correlation between acoustic spectral components and cavitation erosion on the surfaces as well as the dependencies on relevant parameters are deducted.