Surveiller la fréquence et la puissance des ultrasons à haute fréquence sans contact

Les ultrasons à haute fréquence sont utilisés lorsqu’il s’agit de nettoyer des particules très fines et des contaminations filmiques minimales sur des surfaces sensibles ou finement structurées. C’est par exemple le cas dans la fabrication de semi-conducteurs, la technique et l’électronique des microsystèmes, l’optique de précision, la technique d’analyse, la technique du laser et du vide ainsi que la technique médicale. Afin d’atteindre de manière fiable les exigences de propreté définies pour un fonctionnement parfait, tout en évitant d’endommager ou de détériorer les composants sensibles, le contrôle régulier des caractéristiques vibratoires et le calcul des indices pertinents pour le nettoyage sont des paramètres de qualité essentiels. Pour ces applications, Ecoclean a étendu la plage de mesure de sa technologie innovante Acoustic Performance Measurement (APM), qui permettait jusqu’à présent de détecter en ligne et sans contact des fréquences ultrasonores jusqu’à 132 kHz, jusqu’à deux mégahertz sur la base de l’acoustique laser.

La fiabilité de la saisie du spectre de fréquences est prouvée par des séries d’essais

Le développement du nouveau système de mesure APM a été précédé par des séries d’essais avec un microphone acoustique laser. Les analyses ont été réalisées dans une installation d’immersion à ultrasons à plusieurs bains UCMSmartLine et avec des systèmes à ultrasons avec des oscillateurs à plaques de 500 kHz et 1.000 kHz. En outre, les vibrateurs à plaques déjà présents dans l’installation de nettoyage avec des fréquences d’oscillation de 40, 80 et 120 kHz ont été intégrés dans les analyses et les résultats ont été comparés à la technologie APM utilisée jusqu’à présent avec des microphones à condensateur.

Les essais ont permis d’une part de démontrer que le rapport signal/bruit est suffisamment élevé dans toute la bande de fréquence pour pouvoir détecter des ondes sonores jusqu’à 2 MHz. D’autre part, il s’agissait de déterminer à quelle distance de la surface du bain le microphone laser-acoustique devait être utilisé pour qu’un spectre de fréquences adéquat puisse encore être calculé malgré l’atténuation des ondes sonores par l’air, qui augmente avec la fréquence. Grâce à la grande sensibilité du microphone laser acoustique, la distance est comparable à celle du microphone à condensateur utilisé pour la mesure des ultrasons à basse fréquence.

Avantages de la mesure sans contact et sans mouvement

Contrairement aux hydrophones, la mesure avec la solution APM s’effectue sans contact direct avec le milieu et sans mouvement. Il en résulte différents avantages. Ainsi, toute contamination des milieux par le système de mesure est exclue et celui-ci peut également être utilisé dans des applications avec des produits chimiques agressifs sans salir le bain ou endommager la technique de mesure. La mesure sans mouvement garantit en outre qu’elle peut être reproduite et effectuée en ligne. En outre, la technologie APM permet de détecter la fréquence des ultrasons et la pression acoustique même à travers les "murs". Elle peut donc également être utilisée dans les cuves de nettoyage et de rinçage fermées, qui sont par exemple nécessaires lors de l’utilisation de procédés à pression alternée (procédés de nettoyage sous vide par inondation tels que PPC – Pulsated Pressure Cleaning), ainsi que dans les installations de nettoyage de chambres. Des calibrateurs manuels appropriés sont disponibles pour un contrôle rapide et simple du fonctionnement des microphones acoustiques laser et à condensateur utilisés pour le système APM sur le lieu d’utilisation.

Mesure stationnaire ou à intervalles de temps – également en tant que service

Le système de mesure est proposé à la fois en tant que solution stationnaire et en version portable pour les contrôles occasionnels. Dans la variante stationnaire, le microphone est fixé à l’automate de transport. Ensuite, les cuves de nettoyage et de rinçage équipées d’ultrasons sont approchées les unes après les autres et les mesures sont effectuées sans contact, de sorte que les résultats sont comparables. Les valeurs obtenues pour la fréquence et la puissance des ultrasons sont transmises au logiciel de la solution de mesure, évaluées par des algorithmes, puis comparées et enregistrées avec les valeurs de consigne définies et enregistrées au préalable. En cas d’écart, le système émet un avertissement ou un message d’erreur.

Les utilisateurs qui utilisent le système APM classique pour les ultrasons à basse fréquence, mais qui utilisent également des ultrasons à des fréquences supérieures à 132 kHz, par exemple dans les processus de rinçage, peuvent facilement échanger le microphone et l’unité d’évaluation pour surveiller aussi bien les ultrasons à basse fréquence que ceux à haute fréquence.

Pour les mesures effectuées avec le modèle portable, le microphone est orienté vers la cuve à ultrasons correspondante au moyen d’un support et enregistre le spectre des vibrations dans la cuve. Lors de l’analyse et de l’évaluation par le logiciel, les valeurs réelles mesurées sont comparées aux valeurs caractéristiques de consigne définies comme valeurs de référence pour la station de traitement concernée. Toutes les mesures sont documentées dans des rapports PDF pour une traçabilité complète.

L’entreprise propose également les mesures de contrôle mobiles, indépendamment des fabricants, comme prestation de service pour les installations de nettoyage dans lesquelles des ultrasons sont intégrés.

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