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超聲換能器

數(shù)字式超聲波發(fā)生器的研制

在特殊形狀物體清洗過程中,超聲清洗是一種新型的清洗方法.超聲波發(fā)生器作為超聲清洗電源,是超聲波清洗設(shè)備的重要組成部分.本文針對超聲波發(fā)生器研制中存在的關(guān)鍵技術(shù)問題,分別對主回路、聲學系統(tǒng)諧振頻率自動跟蹤系統(tǒng)和輸出功率控制系統(tǒng)進行研究和設(shè)計,并且進行了實驗驗證與分析.主回路是超聲波發(fā)生器功率傳輸系統(tǒng),它的可靠性對整個系統(tǒng)十分關(guān)鍵.論文主要對EMI濾波電路、APFC、逆變橋、高頻脈沖變壓器和匹配網(wǎng)絡(luò)進行研究和設(shè)計.在超聲波發(fā)生器中,聲學系統(tǒng)諧振頻率自動跟蹤技術(shù)是保證輸出效率的關(guān)鍵因素.論文在分析壓電陶瓷換能器在諧振點附近等效電路的基礎(chǔ)上,采用相位控制頻率調(diào)制技術(shù),利用數(shù)字鎖相環(huán)建立了一種新型的包含鑒相、低通濾波、壓控振蕩器、調(diào)節(jié)器的動態(tài)頻率自動跟蹤系統(tǒng),使超聲波發(fā)生器工作在最佳狀態(tài).當被清洗物件放入清洗槽中之后,由于超聲波發(fā)生器的負載發(fā)生了變化,導致其輸出功率隨之降低.這樣就會影響到清洗的效果,為了解決這個問題就必須對輸出功率進行控制.本文巧妙的利用了APFC電壓反饋網(wǎng)絡(luò)可以調(diào)節(jié)輸出電壓的特性,采用單片機控制數(shù)字電位器的方法調(diào)節(jié)APFC的電壓反饋網(wǎng)絡(luò)的參數(shù),從而達到控制輸出功率的目的.在理論分析和電路設(shè)計的基礎(chǔ)上,研制了一臺500W超聲波發(fā)生器樣機.本樣機基本實現(xiàn)了聲學系統(tǒng)諧頻率自動跟蹤,顯著提高了換能器的轉(zhuǎn)換效率;同時實現(xiàn)了功率控制,降低了超聲波發(fā)生器功率損耗,減少了體積,增加了輸出功率監(jiān)控,促進了較大功率超聲波發(fā)生器的發(fā)展.

標簽： 超聲波發(fā)生器

上傳時間： 2022-05-23

上傳用戶：aben
基于單片機控制的超聲波發(fā)生器驅(qū)動電源的研究

人的耳朵能感受到的振蕩頻率在20-20000Hz范圍的聲波，超過人耳能感受到的聲波頻率以上的聲波叫超聲波。超聲波有許多應(yīng)用，有超聲波清洗、超聲波鉆孔、超聲波振動等。超聲波振動是近幾十年興起的新事物，隨著人們對超聲波研究的不斷深入，應(yīng)用也日益廣泛。功率超聲技術(shù)憑其獨特的優(yōu)點在國民經(jīng)濟各部門日益廣泛應(yīng)用。目前超聲設(shè)備由采用大功率電子管或高頻可控硅發(fā)展到全控型電子器件。隨著新理論、新技術(shù)、新器件的不斷出現(xiàn)和成熟，超聲技術(shù)必將充分發(fā)揮其優(yōu)勢，在各領(lǐng)域產(chǎn)生更大作用。本文涉及的功率超聲系統(tǒng)主要由高頻超聲波電源和壓電振子兩部分組成。高頻超聲波電源為壓電振子提供電能，壓電振子將電能轉(zhuǎn)為動能。超聲波發(fā)生器的種類很多，大致可分為兩種類型，機械型和電聲型。機械型超聲波發(fā)生器直接用機械方法使物體振動而產(chǎn)生超聲波。常見的機械型超聲波都是流體動力式的，即利用每秒幾萬次的頻率斷續(xù)從噴口噴出，撞擊放在噴口前的空腔或簧片，引起共振在媒質(zhì)中產(chǎn)生超聲波。電聲型超聲波發(fā)生器是應(yīng)用的最廣泛的。它是利用電磁能量轉(zhuǎn)換成機械波能量。本設(shè)計采用頻率自動跟蹤的方式來使超聲波換能器處于諧振，滿足超聲波電源與超聲波換能器工作在最佳狀態(tài)，使得整機達到最佳工作效率。功率檢測電路調(diào)節(jié)脈沖電壓的脈寬來改變超聲波發(fā)生器的輸出功率，以實現(xiàn)功率恒定。壓控振蕩器選用貨源充足、價格低廉的TL494，可滿足本設(shè)計要求。D類功率放大器就是開關(guān)功率放大器，選用高耐壓的VMOS管，組成半橋電路，VMOS管的驅(qū)動采用變壓器隔離倒相。由于超聲波換能器的特性，超聲波清洗機中的匹配電路包含兩個：一個是功率匹配，一個是調(diào)諧匹配。前者是為了使超聲波電源的輸出內(nèi)阻與負載阻抗相一致，采用變壓器匹配方法。后者是使換能器呈現(xiàn)純阻性，采用串聯(lián)電感的方法。本文對系統(tǒng)的總體設(shè)計方案、硬件和軟件設(shè)計、單元電路及主要單元電路實驗進行了詳細地介紹。文章最后應(yīng)用PSPICE軟件對整個系統(tǒng)進行了仿真分析，對理論設(shè)計進行修正。結(jié)果表明系統(tǒng)設(shè)計可行，性能指標基本可以滿足設(shè)計要求。

標簽： 單片機超聲波發(fā)生器電源

上傳時間： 2022-06-01

上傳用戶：得之我幸78
水聲信號數(shù)據(jù)采集與處理的關(guān)鍵技術(shù)研究

本文以“某港口航道水深適時監(jiān)測技術(shù)研究”項目為背景,針對港口水深測量系統(tǒng)中發(fā)射的水聲信號,采用基于GPS時間同步技術(shù)、以MCU+FPGA為核心控制單元的設(shè)計方案,設(shè)計了一套適用于工程實際的水聲信號數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)作為港口航道水深適時監(jiān)測技術(shù)的重要部分,具有極為重要的意義。水聲信號數(shù)據(jù)采集控制的核心是FPGA,時序電路的設(shè)計采用VHDL語言實現(xiàn)。主要任務(wù)是控制ADC與FIFO的工作時序相互配合,實現(xiàn)水聲信號的高速采集與存儲。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)位于港口航道的一側(cè),水聲信號的發(fā)射端位于港口航道另一側(cè),在同步技術(shù)方面,系統(tǒng)使用GPS技術(shù)來實現(xiàn)。發(fā)射換能器和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的處理器同時讀取GPS的時間信息,到達預設(shè)時刻時,水聲信號發(fā)射端和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)同時啟動,實現(xiàn)對水聲信號的異地同步采集。水聲信號數(shù)據(jù)的算法處理是由單片機實現(xiàn)的。數(shù)據(jù)采集完成之后,單片機讀取FIFO中的數(shù)據(jù),并對其作信號的短時能量分析,判斷出水聲信號的起始點,然后將水聲信號的有效數(shù)據(jù)和水聲信號起始點的位置通過VHF發(fā)送到上位機。實驗測試證明,本文設(shè)計的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)在采樣率為4MHz時工作穩(wěn)定可靠,功耗低,測量精度高,具有較強的實用性,在水聲信號的采集與處理方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

標簽： 數(shù)據(jù)采集

上傳時間： 2022-06-04

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基于AVR單片機的超聲波電源的研究

隨著新理論、新器件、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)或成熟，功率超聲技術(shù)在國民經(jīng)濟各個部門中日益廣泛應(yīng)用。超聲波電源為超聲波換能器提供電能，超聲波換能器將電能轉(zhuǎn)換為動能，完成超聲波清洗、防垢除垢等功能。本文主要對高頻超聲波電源進行了理論分析與設(shè)計。首先對超聲波電源基本拓撲結(jié)構(gòu)進行了分析，提出了超聲波電源功放電路可以采用的三種方案：半橋功率放大電路、全橋功率放大電路、推挽功率放大電路。通過對比分析了各種方案的優(yōu)點和缺點，確定了超聲波電源功率放大電路的方案。針對超聲波電源的具體要求，設(shè)計了整流濾波電路，功率放大電路、驅(qū)動電路、緩沖電路、功率反饋電路、保護電路。其中，給出了整流濾波電路和功率放大電路的參數(shù)計算。其次對超聲波換能器的特性進行了分析，介紹了超聲波換能器的串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率。然后對幾種常用的匹配網(wǎng)絡(luò)進行了分析，包括單個電感的匹配、電感-電容匹配、改進的電感-電容匹配，分析了其優(yōu)點和缺點。然后由于超聲波電源需具有性能高、功率大、成本低的特點，要求能較好適應(yīng)超聲波換能器阻抗變化、頻率漂移等所帶來的疑難問題。本文介紹了超聲波電源幾種常見的頻率跟蹤方案。本文研究的是一種傳統(tǒng)的自激式超聲波電源，串聯(lián)諧振頻率在20KHz左右，頻率跟蹤采用負載分壓式反饋系統(tǒng)，在以前手動調(diào)節(jié)電感的基礎(chǔ)上，通過在反饋回路添加通過AVR單片機控制數(shù)字電感來跟蹤超聲波換能器的諧振頻率，易操作，能穩(wěn)定運行。最后在理論設(shè)計的基礎(chǔ)上，對超聲波電源各個組成電路進行了實際制作，在超聲波電源與超聲波換能器匹配無誤、工作穩(wěn)定后，對有關(guān)電路進行了現(xiàn)場試驗驗證。實驗結(jié)果表明，該超聲波電源具有一定的使用價值。

標簽： avr單片機超聲波電源

上傳時間： 2022-06-08

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單片機控制的頻率跟蹤超聲波電源的研究

超聲波換能器由于負載的變化以及外界環(huán)境的變化等因素，導致超聲波電源的輸出頻率與諧振頻率不匹配，從而使清洗效果不佳。超聲波電源是超聲清洗機的核心部分，為實現(xiàn)其高效穩(wěn)定的工作，需要對其工作頻率進行自動跟蹤控制。為此，本文設(shè)計了基于單片機PIC16F886為控制核心的超聲波電源，其額定輸出功率為600W，工作頻率為20kHz，并實現(xiàn)了對頻率的實時跟蹤控制。主要研究內(nèi)容如下：首先，根據(jù)超聲波電源的性能指標要求，設(shè)計了超聲波電源主電路系統(tǒng)，主電路系統(tǒng)由整流濾波電路、逆變電路、匹配電路等單元組成，逆變電路采用全橋逆變拓撲結(jié)構(gòu)，文中對主電路系統(tǒng)進行了詳細分析與設(shè)計，并采用Multisim仿真軟件對主電路系統(tǒng)各個部分進行仿真。其次，設(shè)計了超聲波電源頻率跟蹤的控制方案，該控制方案采用鎖相環(huán)頻率跟蹤的控制思路并結(jié)合PID控制方法。為此設(shè)計了相應(yīng)的控制軟件，采用C語言編寫主程序、A/D轉(zhuǎn)換程序、PID控制程序等。最后，以PIC16F866單片機芯片為控制核心，設(shè)計了超聲波電源控制系統(tǒng)，主要包括采樣電路、驅(qū)動電路、單片機外圍電路等，分析了其工作原理。并采用Proteus軟件對控制系統(tǒng)進行仿真。仿真結(jié)果表明，所設(shè)計的超聲波電源控制系統(tǒng)能實現(xiàn)頻率自動跟蹤，與超聲波換能器相匹配，工作在諧振狀態(tài)，達到了設(shè)計要求。

標簽： 單片機超聲波電源

上傳時間： 2022-06-11

上傳用戶：jason_vip1
一種超聲換能器及超聲刀柄

超聲刀通常包括手柄以及可插入手柄的刀頭。常用的超聲刀有超聲磨骨刀、切骨刀、鉆孔刀、吸引刀和切割止血刀。超聲刀以20kHz-50kHz的頻率振動，利用超聲波的機械效應(yīng)、空化效應(yīng)、熱效應(yīng)等完成人體組織的去除。現(xiàn)有的超聲刀不具有識別功能，無法自動識別超聲刀的種類、累計使用時間等，操作復雜、防偽能力差、安全性低。

標簽： 超聲換能器

上傳時間： 2022-06-15

上傳用戶：bluedrops
雙頻超聲波清洗機的研制

功率超聲波應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)在清洗、乳化和加工等方面取得可觀的成效。超聲消洗是功率超聲技術(shù)最廣泛也較成熟的一種應(yīng)用，并且H益向各行各業(yè)滲透。超聲波清洗中的壓電換能器常因驅(qū)動電路的輸出頻率沒有諧振在壓電陶瓷片的共振頻率上，因而導致壓電陶瓷片的Q值下降，損耗加大，繼而使得陶瓷片發(fā)熱，效率減小而發(fā)生斷裂。因此共振頻率是壓電陶瓷超聲波換能器的一個重要參數(shù)，它隨負載及工作溫度等因素的變化而變化，或隨時間的增加而變化，換能器饋電電路能否自動跟蹤其共振頻率就變得很重要。此外，由于目前市場上的超聲波清洗機設(shè)備多采用單一頻率的工作方式，也就是每套設(shè)備只能工作在一個超聲頻率上，這使得結(jié)構(gòu)復雜的工件得不到充分清洗，同時，由于駐波場的形成，造成清洗盲區(qū)，使清洗效果不均勻。本文以半橋變換器為夾心式壓電換能器的驅(qū)動電路，以脈寬調(diào)制器3525為脈沖波產(chǎn)生電路，采用單片機8951，DAC0832D/A轉(zhuǎn)換器及軟件技術(shù)，設(shè)計出具有頻率跟蹤功能的雙頻超聲波發(fā)生器，較好地消除超聲波清洗機清洗槽內(nèi)由駐波引的清洗死角，有效地提高了超聲波清洗機清洗效率。實驗表明，采用雙頻超聲波清洗方式的超聲波清洗機，工作穩(wěn)定、高效，具有廣泛的應(yīng)用前景.關(guān)鍵詞：雙頻超聲波發(fā)生器；動態(tài)阻抗匹配：超聲波換能器；頻率跟蹤；單片機

標簽： 超聲波清洗機

上傳時間： 2022-06-18

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超聲波發(fā)生器的研究

自從超聲科技問世以來，其發(fā)展日新月異，應(yīng)用日益廣泛，已經(jīng)取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。但是作為一門綜合性極強的交叉學科，超聲學研究與應(yīng)用均起步較晚，技術(shù)狀況已遠遠不能滿足我國經(jīng)濟事業(yè)多領(lǐng)域的需求，廣闊的市場前景促使我們加大研究力度。本文首先介紹了功率超聲波技術(shù)的原理和發(fā)展趨勢，然后詳細分析了超聲波設(shè)備的組成、關(guān)鍵技術(shù)以及設(shè)計難點，并采用三種不同的控制方案設(shè)計、制作了超聲波發(fā)生器，分別應(yīng)用在超聲波清洗機和焊接機中。主電路使用集MOSFET和GTR的優(yōu)點于一身的IGBT作為開關(guān)管，構(gòu)成半橋逆變電路。通過分析超聲波換能器的阻抗特性，比較換能器工作在串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率的優(yōu)劣，介紹了幾種匹配方式的特點，設(shè)計了匹配電路。控制電路中分別采用了鎖相方式、掃頻控制方式以及模糊自適應(yīng)控制方式實現(xiàn)了對超聲負載的自動頻率跟蹤，并且功能完善，配備了軟啟動、死區(qū)調(diào)節(jié)、限流、過流、驅(qū)動自保護和過熱保護，有力的保障了系統(tǒng)長時間工作的穩(wěn)定性和可靠性。最后通過實驗，證明了設(shè)計的方案可靠，適應(yīng)性強，樣機不僅具有頻率自適應(yīng)功能，而且能夠功率自適應(yīng)，具有良好的推廣應(yīng)用意義。關(guān)鍵詞：超聲波發(fā)生器、阻抗特性、匹配電路、鎖相環(huán)、掃頻控制、模糊自適應(yīng)

標簽： 超聲波發(fā)生器

上傳時間： 2022-06-18

上傳用戶：d1997wayne
comsol聲學模塊簡介

聲學模塊由一系列物理場接口組成，用于模擬流體和固體中的聲音傳播。在聲學模塊中，可用的物理場接口包括壓力聲學接口，聲-固耦合接口，氣動聲學接口，熱粘性聲學接口和幾何聲學接口。使用聲學模塊可以很輕松地求解一些經(jīng)典的聲學問題，例如，聲散射場、聲衍射、聲激發(fā)、聲輻射，以及聲傳輸，等等。這些問題關(guān)系到消聲器設(shè)計、揚聲器結(jié)構(gòu)、吸聲器和擴音器的隔聲問題，聲音方向性評價，例如指向性，噪聲輻射問題，等等。聲固多物理場耦合可以模擬包含固體和流體產(chǎn)生的聲固耦合作用問題。例如，聲固耦合模式可以應(yīng)用于精確的消聲器設(shè)計、超聲壓電換能器、聲吶技術(shù)、汽車制造行業(yè)的噪音和機械振動分析。利用COMSOL Multiphysics的強大功能，可以精確分析和設(shè)計諸如揚聲器、傳感器、麥克風和助聽器接收器等電聲換能器。在聲學模塊中，可以通過求解線性化勢流方程，線性化歐拉方程或線性Navier-Stokes方程來實現(xiàn)氣動聲學的分析和模擬。這些接口都是用來模擬外部流動和聲場的單向耦合問題。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括噴氣式引擎的噪音分析、流量傳感器，以及包含流動的消聲器等。

標簽： comsol 聲學模塊

上傳時間： 2022-06-19

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40KHz超聲波金屬焊接機說明書

1·超聲波金屬焊接系統(tǒng)介紹1.1系統(tǒng)概述超聲波金屬焊接系統(tǒng)是由超聲波發(fā)生器和焊接機架兩部分組成的分體式焊接系統(tǒng)。本設(shè)備具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于安裝、操作簡便、移動靈活以及便于維護等優(yōu)點。系統(tǒng)采用具有國內(nèi)先進水平的超強穩(wěn)定電子線路的超聲波發(fā)生器、日本原裝進口的高性能換能器和變幅器。超聲頻率為40KHz，額定輸出功率為 800wW，采用日本進口控制器件，用于焊接過程各個參數(shù)的精確控制；焊接機架配備有高品質(zhì)的直線導軌，保證了焊頭運動的穩(wěn)定性，對某種指定工件的焊接參數(shù)一旦被設(shè)定，無需對設(shè)備進行更多的調(diào)整，它可以自動、快速、準確、連續(xù)地執(zhí)行焊接過程中，從而極大的提高工作效率。

標簽： 超聲波金屬焊接機

上傳時間： 2022-06-21

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