超声波发生器的频率跟踪电路

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责 任编 辑 :董鹏 华 电 话 :0 0 6 2 7 8 12 1 8 0 8 69 / -

9 /79 转 8 6 6 9 ,9 01

真 :0 6 2 7 9 1-8 0 8 3 0

E mal o g e g u @ 3n t - i d n p n h a 2 .e : 6

e i r o tac m dt @c sc . o o

超 声 波

跟踪 电路

鲍 善惠 王敏慧 , ( 陕西 师范大学 应用声学研 究 所 ,西安 ,7()2 1X ) 6

, 前 言 .

也会传 至换 能器 ;而清洗槽 中液面高度 的 变化或被 清洗

所 超声 波发生 器是超 声设 备的重要 组成 部分 , 负 着 物件 的 变化 是难 以避 免 的 . 有这 些 因素都 会 引起 换能 担

向超 声换 能 器提 供 超声频 电能 的任 务 . 了使 换能 器高 器 谐振 频率 的漂移 .如 不及 时 调整 发 生 器的 振荡 频率 , 为 重 效率地 工作 . 不但要 求发 生器提供 的 电能有足够 的功 率 , 换 能器 的 工作状 态 就会 变化 .轻 则效 率 下 降 . 则停 止 用 即人 工 ) 方式 调整 频 率不 但效 率低 下 .而 而 且要 求其 频率 与 换能 器 的谐振 频 率一 致 . 常 ,换 能 振 动 . 手动 ( 通

需要 发 生 器具 有 自 器 的谐 振频 率 会 由于 发热 , 负载 变化 , 化等 原 因发 生 且不适 应 自动化 生产 的要 求 .因此 , 老 改 变 .对 于超 声 波清 洗设 备 来说 ,这 种 现象 尤 为显 著 . 动调节 频率 的性能 ,即通 常称 作 自动 频率 跟踪或 简称频 因为除 了换能 器 自身的损 耗引起 发热外 ,清 洗液 的温度 率跟 踪 .

.

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2. 率跟 踪 的 原 理 频

( ) 位 方 案 . 方 案也 是 同时 采 用 电流信 号 V和 3 相 此 . ,不 . 简言 之 .频 率跟 踪 就 是利 用反馈 技 术 , 自动 调节 电压信 号 V, 过 是通 过 鉴 相得 到 两 者 的相位 差信 号 . 发 生器 的振 荡频率 . 其随 着换 能器谐振 频率 的变化 而 换 能 器 工作 于 电流和 电压 同相 的状 态 . 使 改 变 ,以保 持 换能器 始 终工 作在 某 种设 定状 态下 . 反馈

从 上述 可知 .不 同的频率 跟踪 方案所 设定 的换能 器

究竟 采 用哪 一种 方案 ,除 了取 决 于 的方式通 常有 声反馈 和 电反 馈两 种 .这 两种反 馈 的原理 工作 状 态是 不 同的 . 实际 问题 的需要外 , 在一定 程度 上取决 于设 计者 对换 还 图分 别示 于 图 1a 图 1 .声反馈 是 拾取 换 能器 的机 械 和 b 振动 .转 变 为 电信 号 后送 到 发生 器 的输入 端 . 这种 反馈 能 器 工作状 态 的理 解和 把 握 . 的 电路 简 单 .但 需 要在 负载 端进 行 机 械连 接 . 比较 费 事 . 有 的情 况 下还 无 法 实现 ,故 使 用较 少 . 目前 主要 应 用在 超 声 电机 的频 率 跟踪 上 . 电反 馈是 对换 能 器 的 电 下面介 绍 几种 用于压 电换 能 器的典 型跟 踪 电路 . 对

和 电压 采 样 , 再对 采 样信 号 进行 一 定处 理 . 然 后送 于磁 致 伸 缩换 能 器 . 电路 会 稍 有 不 同 ,但 原理 都 是 适

回到 发生 器 去控 制振 荡频 率 . 这种 反馈 完全 借 助 电子元 用 的 . 器件 实 现 .制 作 方便 . 而且 方案 灵 活 ,实现 的具体 方 式也 非 常 多样 .因此 应 用较 广 . 超声清 洗 和超 声加 工设

备 基本 上都 是 这种 反馈 .本文 也 只讨 论 电反 馈方 式 .

( ) 动变 量 器桥 式 电路 1差 u

这是 电流 方案 的一个例 子 .它利 用串联谐 振 时换能

器 的 串联 支路 电流最 大的特 点 ,将换能 器 的工作 点设 定

在 串联 谐 振频 率 f上 .此 电路 的原理 示于 图 2 .图 中的

虚 线框 内是压 电换能 器 (D)的等效 电路 ,c ,c L T .

和 R分 别为 静态 电容 , 态 电容 , . 动 _ 动态 电感 和动 态 电阻 .

C,

.

能器

L 和 R· . , 所在 的支路 即 串联 支路 .T 为 电流 变 量 器 . F

C为 补偿 电容 .T D,C和 1 的两个 初 级线 圈 w, 1 = ,w. 构

成 电桥 的 四个 臂 .发 生器 的输 出信号 V 加在 电桥 的一

图 1 声 反 馈 框 图 8

条 对 角线 上 . 果调 节 C和 W W, 下式 满足 :C: 如 , 使 W

=

C : .则 流 经 C的 电流 I C 的 电流 l T . W 和 n 在 F中产

生的磁 通 大小 相等 而 方 向相反 .两 者恰 好抵 消 . 只有流

能器

经 串联支 路 的 电流 I , 才会 在 次 级线 圈 w 中激 发感 应 电

流 .并反 馈 回发生 器 的输入 端 . V 的频 率 f 于 串联 当 等 谐振 频 率 f时 .串联 支路 谐 振 .I , 最大 .此 时 反馈 信号

最强 且 与 v 同相 位 .因此振 荡 条件 满 足 .产 生 此频率 n

的振荡 信 号 .如 果 f变为 :反馈 信 号 的相 位 将随 之 而 变 .结 果振 荡 频率 也 变为 f .从 而达 到频 率 跟踪 的

3. 率跟踪 的方 案 频

从换 能器 的 电端可 以对其两 端 的 电压和流过 的 电流 分 别采 样 .采 样信 号 中既 含有 电压 和 电流 的幅 度信息 . 也 含有 相位 信 息 . 用这些 信息 .可 以构 成 多种 频率 跟 利 踪 方 案 . 为换 能 器 设定 不 同 的 工作 状 态 . 常用 的方 案

有 : ( )电流 方案 .这 种方 案 采 用 电流 信号 V. 换能 1 . 将

目的 .

() 2 电流搜 索 式 电 2 】 如 图 3i示 . f- 这种 电路 用单 片机 搜 索工 作 电流 的最 ~ 大值 .最 终将 换能 器 的工作 点 设定 电流最 大处 . 其依据

器设 定 在 电流最 大 的 工作状 态 . ( ) 率 方案 . 种方 案 同时 采 用 电流 信号 V和 电 2功 这 .

压信号V .将两者相乘得到换能器的电功率信号V.换 v p

能器 被设 定 在 电功 率最 大 的 工作状 态 .

匦互 豳 _ _ _ _

图 2 差动 变量 器桥 式 电路

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是谐 振

状 态下 换能 器 阻抗 最小 ,回路 电流 最大 . 果换 如 能 器 的谐 振频 率 发生 漂移 . 电流 将 因系统 失谐 而减 小 . 因此搜 索到 电流 的最 大值便 可使换 能器 处于最佳 工作状

态 .工作 时 ,单 片机 发 出指 令 .以一 定 的步 长 △f 变 改

发 生器 的振 荡频 率 .同时检 测 电流 的变 化 . 频 率改 变 如 后 电流 增大 ,则 继续 按照 此方 向改变频 率 如 果频 率改

图 5 单 片 机 搜 索 最 大 功 率 原 理 图

变后 电流 减 小 ,单片机 会使频 率朝相 反 方 向改 变 .直到

最大 电流值 出现 . 这个 电路 实际 上检 测 的是功 放级 的直 频 率 即可 .由 图 4 见 .此 电路 的关 键 在于 对 V 的采 可 . 流 电流 .也可 以检 测 流过换 能 器 的超 声频 电流【 3 1 . 样 处理 .工作 时 .需要 将 前一 时 刻 的 V 保 持 下 来 .用 .

于 和 后一 时 刻 的 V 作 比较 .比较 的结 果 以误差 电压 的 . 形 式送 给 压控 振 荡 器 ( C ,调 整其 振 荡频 率 .最 后 . V O)

频 率 会在 功率 最 大 点附 近来 回摆 动 . 如 果用软 件 取代 图4 中的硬 件 ,可 以 改成 单 片机编

程搜 索 .图 5是 其 方框

图 3 电流 搜 索式 电路

.其原 理 与 电流 搜 索相 似 .

因此不 再重 复 .

( ) 相 环 (L ) 4锁 PL 跟踪 电路{. 1

() 3 功率 搜 索式 电路 这 种 电路 从 电压采 样 V, 电流 采样 V 检测 出它们 , 和 . 这 个 电路 用 电压 采样 V 和 电流 采样 V相 乘得 到 功 的相位 差 △ .再将 △ 转 变成 误 差信号 去控 ~ V O的 ,C J

率 信号 V .再 用 V 控 制振 荡 频率 .使换 能器 工 作在 功 振 荡频 率 ,最 终使 换能 器保 持在 △ = 的工作 状 态上 . O

率 最 大 的状 态 ,其原 理 图示 于 图 4 . 图 6 PL 踪 电路 的原 理 图 .它 的跟踪 原 理 可简 述如 是 L跟 下 :在 调好 匹配 之 后 ,换 能器 T D与 匹配 电感 L 成 的 组

系统 在谐 振频 率 上呈 纯阻性 .换 能 器两 端 电压 V 流 经 和

其 电流 I 同相 . 一旦 频 率发 生 漂移 .系统会 出现 电抗 成

分 ,V和 I 间即有 了相位 差 .调节 频率 可 以使 V和 I 之 恢

复 同相 ,让 系统 重新 回 到纯 阻状 态 .

图 4 功率搜 索式 电路

图 6中 的虚 线框 里 是 P L电路 ,它 由鉴 相 器 (D) L P . 低 通 滤 波 器 ( F) VCO 组成 .集 成 的 P L电路 ( L 和 L 如

此 电路 的设 计依 据是 换能 器谐振 时输 出的声功 率最 C 4 4 ) D 0 6 中一般 含 有 P D和 V O.只 有 L 需 要外 接 . 工 C F

大 .失谐 时声 功率 会减 小 . 若换 能 器 的 电声效 率 为一 常 作 时.将整形后采样信号 V 和 V送A P ,两者的相位 . E ) 数 .则 其 吸收 的 电功 率与 输 出的声 功率 成 . L . 需搜 差 △ 被 检 出 .并 经 过滤 波 成 为直

流 电压 ,用作 V O T-只 L t _ C

索 出换能 器 电功率 的最 大点 .将工作频 率设 定为该 点 的 的控 制 信号 .设 开 始 时 V O的输 入 电压 为 V ,振 荡频 C

能器

图 6 P L跟踪 电路 方框 图 L

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[ 群

率恰 好等 于换 能器 的谐 振 频率 f 此 时 V与 I 同相 .当 将 推 动 大功率 超 声设 备 的应 用和发 展 . 换 能 器的谐 振 频率 由于 某种 原 因变 成 f 时 ,V和 I 间 , 之 产 生相位 差 A ,A 形成 的误 差 电压 返 回NV O,使 C 其输 入 电E Rv 变 为V .振荡 频 率则相 应地 变 为f 于

是 系统 又 回到 了 V和 I 同相 的状 态 . 如 在 V O之后 加一 个 分频 电路 .使发 生 器 的工作 C

参考 文 献

【】 镜澄 .差动变 量器桥 式 自动频 率跟踪 电路 . 1长 弓 应

用声学 .1 8 .7 ( ) 8 9 4 .

-

【】 惠娟 ,张 广玉 ,董玮 等 .压 电超 声换 能 器 电 2董

频 率远 低 于 V O的振 荡频 率 ,则 可 防止 因频 率频 繁 改 端 匹配 下 的 电流 反 馈式 频 率跟 踪 .哈 尔 滨 工业 大学 学 C 变而 产生 的抖 动 .

报 .2 ∞0.3 ( ) 23 .

【]l 通 . 3~ 殿 J 于思 远 . 刘金 华等 . 控超 声 加 工 电源的 程

5 结 语 .

由于频率 跟踪技 术在 超声设 备 中的重要性 .对 它的

频 率跟 踪和 恒 幅控 制 .电加 工 与模具 , 0 0 2 . ,2 0 ( )

【】 涛 .超 声波 发 生器 电源技 术 的 发展 ( ) 4徐 中 .洗

03 7 . 研 究 探 讨一 直 在 进 行 当 中 .新 颖 的设 想 和 技术 不 断 出 净技 术 .2 0 ( ) 【】 5王东坡 . 立兴 . 国余等 .改 善焊接 接头 疲劳强 霍 蔡 现 .除 了现 已 比较 流 行 的单 片机 技 术外 .还 有 如 : 0 0 2 ( ) 粗 精 频 率 跟踪 相 结 合 的方 式 . 即粗 跟 踪 由软 件 实 度 的超 声冲 击装 置 .焊 接 学报 ,20 . 1 2 . 【 鲍 善 惠 .用锁相 环 电路 跟踪压 电换能器 的并联谐 6 】 现 .采 用变 频搜 索法 ,精 跟 踪 由硬件 实现 .采 用锁 相 振频 率 区 .应 用 声学 .20 .2 ( ) 01 0 3. 环 电路 实现【. 模糊控 制 .这种控 制 方式不 要求掌握 被控对 象 的精

【】 向 国 .傅 水 根 .王先 逵 .旋 转 超声 / T机 床 7戴 ] I ]

03 44 . 确 数学 模型 .而 是根 据 人 工控 制规 则组 织控 制 决策 . 它 的研 究 .中国机 械 工程 .2 0 ,1 ( ) 【 曹群 . 8 】 周兆 英 . 罗晓宁等 .基 于 自寻最 优模 糊控 制 能 对 复杂 系统 进 行较 好 的控 制【. 8 1 0 3 21 . 动态跟 踪 .即频 率漂移 时 .在调 节频 率 的同时 .调 的 自动频 率 跟踪 .应 用声学 .2 0 .2 ( ) 【】 9李旭 .刘 震 .超 声加 工 中振幅 衰减 的原 因分析 . 节 匹配 电感值 【 9 1 . 01 1. 9 这些 尝试 ,都有益 于频 率跟 踪技 术的不 断完善 ,并 中国 民航

学 院 学报 2 0 ,1 ( )

匝堑 ] —___

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责 任编 辑 :董鹏 华 电 话 :0 0 6 2 7 8 12 1 8 0 8 69 / -

9 /79 转 8 6 6 9 ,9 01

真 :0 6 2 7 9 1-8 0 8 3 0

E mal o g e g u @ 3n t - i d n p n h a 2 .e : 6

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超 声 波

跟踪 电路

鲍 善惠 王敏慧 , ( 陕西 师范大学 应用声学研 究 所 ,西安 ,7()2 1X ) 6

, 前 言 .

也会传 至换 能器 ;而清洗槽 中液面高度 的 变化或被 清洗

所 超声 波发生 器是超 声设 备的重要 组成 部分 , 负 着 物件 的 变化 是难 以避 免 的 . 有这 些 因素都 会 引起 换能 担

向超 声换 能 器提 供 超声频 电能 的任 务 . 了使 换能 器高 器 谐振 频率 的漂移 .如 不及 时 调整 发 生 器的 振荡 频率 , 为 重 效率地 工作 . 不但要 求发 生器提供 的 电能有足够 的功 率 , 换 能器 的 工作状 态 就会 变化 .轻 则效 率 下 降 . 则停 止 用 即人 工 ) 方式 调整 频 率不 但效 率低 下 .而 而 且要 求其 频率 与 换能 器 的谐振 频 率一 致 . 常 ,换 能 振 动 . 手动 ( 通

需要 发 生 器具 有 自 器 的谐 振频 率 会 由于 发热 , 负载 变化 , 化等 原 因发 生 且不适 应 自动化 生产 的要 求 .因此 , 老 改 变 .对 于超 声 波清 洗设 备 来说 ,这 种 现象 尤 为显 著 . 动调节 频率 的性能 ,即通 常称 作 自动 频率 跟踪或 简称频 因为除 了换能 器 自身的损 耗引起 发热外 ,清 洗液 的温度 率跟 踪 .

.

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2. 率跟 踪 的 原 理 频

( ) 位 方 案 . 方 案也 是 同时 采 用 电流信 号 V和 3 相 此 . ,不 . 简言 之 .频 率跟 踪 就 是利 用反馈 技 术 , 自动 调节 电压信 号 V, 过 是通 过 鉴 相得 到 两 者 的相位 差信 号 . 发 生器 的振 荡频率 . 其随 着换 能器谐振 频率 的变化 而 换 能 器 工作 于 电流和 电压 同相 的状 态 . 使 改 变 ,以保 持 换能器 始 终工 作在 某 种设 定状 态下 . 反馈

从 上述 可知 .不 同的频率 跟踪 方案所 设定 的换能 器

究竟 采 用哪 一种 方案 ,除 了取 决 于 的方式通 常有 声反馈 和 电反 馈两 种 .这 两种反 馈 的原理 工作 状 态是 不 同的 . 实际 问题 的需要外 , 在一定 程度 上取决 于设 计者 对换 还 图分 别示 于 图 1a 图 1 .声反馈 是 拾取 换 能器 的机 械 和 b 振动 .转 变 为 电信 号 后送 到 发生 器 的输入 端 . 这种 反馈 能 器 工作状 态 的理 解和 把 握 . 的 电路 简 单 .但 需 要在 负载 端进 行 机 械连 接 . 比较 费 事 . 有 的情 况 下还 无 法 实现 ,故 使 用较 少 . 目前 主要 应 用在 超 声 电机 的频 率 跟踪 上 . 电反 馈是 对换 能 器 的 电 下面介 绍 几种 用于压 电换 能 器的典 型跟 踪 电路 . 对

和 电压 采 样 , 再对 采 样信 号 进行 一 定处 理 . 然 后送 于磁 致 伸 缩换 能 器 . 电路 会 稍 有 不 同 ,但 原理 都 是 适

回到 发生 器 去控 制振 荡频 率 . 这种 反馈 完全 借 助 电子元 用 的 . 器件 实 现 .制 作 方便 . 而且 方案 灵 活 ,实现 的具体 方 式也 非 常 多样 .因此 应 用较 广 . 超声清 洗 和超 声加 工设

备 基本 上都 是 这种 反馈 .本文 也 只讨 论 电反 馈方 式 .

( ) 动变 量 器桥 式 电路 1差 u

这是 电流 方案 的一个例 子 .它利 用串联谐 振 时换能

器 的 串联 支路 电流最 大的特 点 ,将换能 器 的工作 点设 定

在 串联 谐 振频 率 f上 .此 电路 的原理 示于 图 2 .图 中的

虚 线框 内是压 电换能 器 (D)的等效 电路 ,c ,c L T .

和 R分 别为 静态 电容 , 态 电容 , . 动 _ 动态 电感 和动 态 电阻 .

C,

.

能器

L 和 R· . , 所在 的支路 即 串联 支路 .T 为 电流 变 量 器 . F

C为 补偿 电容 .T D,C和 1 的两个 初 级线 圈 w, 1 = ,w. 构

成 电桥 的 四个 臂 .发 生器 的输 出信号 V 加在 电桥 的一

图 1 声 反 馈 框 图 8

条 对 角线 上 . 果调 节 C和 W W, 下式 满足 :C: 如 , 使 W

=

C : .则 流 经 C的 电流 I C 的 电流 l T . W 和 n 在 F中产

生的磁 通 大小 相等 而 方 向相反 .两 者恰 好抵 消 . 只有流

能器

经 串联支 路 的 电流 I , 才会 在 次 级线 圈 w 中激 发感 应 电

流 .并反 馈 回发生 器 的输入 端 . V 的频 率 f 于 串联 当 等 谐振 频 率 f时 .串联 支路 谐 振 .I , 最大 .此 时 反馈 信号

最强 且 与 v 同相 位 .因此振 荡 条件 满 足 .产 生 此频率 n

的振荡 信 号 .如 果 f变为 :反馈 信 号 的相 位 将随 之 而 变 .结 果振 荡 频率 也 变为 f .从 而达 到频 率 跟踪 的

3. 率跟踪 的方 案 频

从换 能器 的 电端可 以对其两 端 的 电压和流过 的 电流 分 别采 样 .采 样信 号 中既 含有 电压 和 电流 的幅 度信息 . 也 含有 相位 信 息 . 用这些 信息 .可 以构 成 多种 频率 跟 利 踪 方 案 . 为换 能 器 设定 不 同 的 工作 状 态 . 常用 的方 案

有 : ( )电流 方案 .这 种方 案 采 用 电流 信号 V. 换能 1 . 将

目的 .

() 2 电流搜 索 式 电 2 】 如 图 3i示 . f- 这种 电路 用单 片机 搜 索工 作 电流 的最 ~ 大值 .最 终将 换能 器 的工作 点 设定 电流最 大处 . 其依据

器设 定 在 电流最 大 的 工作状 态 . ( ) 率 方案 . 种方 案 同时 采 用 电流 信号 V和 电 2功 这 .

压信号V .将两者相乘得到换能器的电功率信号V.换 v p

能器 被设 定 在 电功 率最 大 的 工作状 态 .

匦互 豳 _ _ _ _

图 2 差动 变量 器桥 式 电路

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是谐 振

状 态下 换能 器 阻抗 最小 ,回路 电流 最大 . 果换 如 能 器 的谐 振频 率 发生 漂移 . 电流 将 因系统 失谐 而减 小 . 因此搜 索到 电流 的最 大值便 可使换 能器 处于最佳 工作状

态 .工作 时 ,单 片机 发 出指 令 .以一 定 的步 长 △f 变 改

发 生器 的振 荡频 率 .同时检 测 电流 的变 化 . 频 率改 变 如 后 电流 增大 ,则 继续 按照 此方 向改变频 率 如 果频 率改

图 5 单 片 机 搜 索 最 大 功 率 原 理 图

变后 电流 减 小 ,单片机 会使频 率朝相 反 方 向改 变 .直到

最大 电流值 出现 . 这个 电路 实际 上检 测 的是功 放级 的直 频 率 即可 .由 图 4 见 .此 电路 的关 键 在于 对 V 的采 可 . 流 电流 .也可 以检 测 流过换 能 器 的超 声频 电流【 3 1 . 样 处理 .工作 时 .需要 将 前一 时 刻 的 V 保 持 下 来 .用 .

于 和 后一 时 刻 的 V 作 比较 .比较 的结 果 以误差 电压 的 . 形 式送 给 压控 振 荡 器 ( C ,调 整其 振 荡频 率 .最 后 . V O)

频 率 会在 功率 最 大 点附 近来 回摆 动 . 如 果用软 件 取代 图4 中的硬 件 ,可 以 改成 单 片机编

程搜 索 .图 5是 其 方框

图 3 电流 搜 索式 电路

.其原 理 与 电流 搜 索相 似 .

因此不 再重 复 .

( ) 相 环 (L ) 4锁 PL 跟踪 电路{. 1

() 3 功率 搜 索式 电路 这 种 电路 从 电压采 样 V, 电流 采样 V 检测 出它们 , 和 . 这 个 电路 用 电压 采样 V 和 电流 采样 V相 乘得 到 功 的相位 差 △ .再将 △ 转 变成 误 差信号 去控 ~ V O的 ,C J

率 信号 V .再 用 V 控 制振 荡 频率 .使换 能器 工 作在 功 振 荡频 率 ,最 终使 换能 器保 持在 △ = 的工作 状 态上 . O

率 最 大 的状 态 ,其原 理 图示 于 图 4 . 图 6 PL 踪 电路 的原 理 图 .它 的跟踪 原 理 可简 述如 是 L跟 下 :在 调好 匹配 之 后 ,换 能器 T D与 匹配 电感 L 成 的 组

系统 在谐 振频 率 上呈 纯阻性 .换 能 器两 端 电压 V 流 经 和

其 电流 I 同相 . 一旦 频 率发 生 漂移 .系统会 出现 电抗 成

分 ,V和 I 间即有 了相位 差 .调节 频率 可 以使 V和 I 之 恢

复 同相 ,让 系统 重新 回 到纯 阻状 态 .

图 4 功率搜 索式 电路

图 6中 的虚 线框 里 是 P L电路 ,它 由鉴 相 器 (D) L P . 低 通 滤 波 器 ( F) VCO 组成 .集 成 的 P L电路 ( L 和 L 如

此 电路 的设 计依 据是 换能 器谐振 时输 出的声功 率最 C 4 4 ) D 0 6 中一般 含 有 P D和 V O.只 有 L 需 要外 接 . 工 C F

大 .失谐 时声 功率 会减 小 . 若换 能 器 的 电声效 率 为一 常 作 时.将整形后采样信号 V 和 V送A P ,两者的相位 . E ) 数 .则 其 吸收 的 电功 率与 输 出的声 功率 成 . L . 需搜 差 △ 被 检 出 .并 经 过滤 波 成 为直

流 电压 ,用作 V O T-只 L t _ C

索 出换能 器 电功率 的最 大点 .将工作频 率设 定为该 点 的 的控 制 信号 .设 开 始 时 V O的输 入 电压 为 V ,振 荡频 C

能器

图 6 P L跟踪 电路 方框 图 L

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率恰 好等 于换 能器 的谐 振 频率 f 此 时 V与 I 同相 .当 将 推 动 大功率 超 声设 备 的应 用和发 展 . 换 能 器的谐 振 频率 由于 某种 原 因变 成 f 时 ,V和 I 间 , 之 产 生相位 差 A ,A 形成 的误 差 电压 返 回NV O,使 C 其输 入 电E Rv 变 为V .振荡 频 率则相 应地 变 为f 于

是 系统 又 回到 了 V和 I 同相 的状 态 . 如 在 V O之后 加一 个 分频 电路 .使发 生 器 的工作 C

参考 文 献

【】 镜澄 .差动变 量器桥 式 自动频 率跟踪 电路 . 1长 弓 应

用声学 .1 8 .7 ( ) 8 9 4 .

-

【】 惠娟 ,张 广玉 ,董玮 等 .压 电超 声换 能 器 电 2董

频 率远 低 于 V O的振 荡频 率 ,则 可 防止 因频 率频 繁 改 端 匹配 下 的 电流 反 馈式 频 率跟 踪 .哈 尔 滨 工业 大学 学 C 变而 产生 的抖 动 .

报 .2 ∞0.3 ( ) 23 .

【]l 通 . 3~ 殿 J 于思 远 . 刘金 华等 . 控超 声 加 工 电源的 程

5 结 语 .

由于频率 跟踪技 术在 超声设 备 中的重要性 .对 它的

频 率跟 踪和 恒 幅控 制 .电加 工 与模具 , 0 0 2 . ,2 0 ( )

【】 涛 .超 声波 发 生器 电源技 术 的 发展 ( ) 4徐 中 .洗

03 7 . 研 究 探 讨一 直 在 进 行 当 中 .新 颖 的设 想 和 技术 不 断 出 净技 术 .2 0 ( ) 【】 5王东坡 . 立兴 . 国余等 .改 善焊接 接头 疲劳强 霍 蔡 现 .除 了现 已 比较 流 行 的单 片机 技 术外 .还 有 如 : 0 0 2 ( ) 粗 精 频 率 跟踪 相 结 合 的方 式 . 即粗 跟 踪 由软 件 实 度 的超 声冲 击装 置 .焊 接 学报 ,20 . 1 2 . 【 鲍 善 惠 .用锁相 环 电路 跟踪压 电换能器 的并联谐 6 】 现 .采 用变 频搜 索法 ,精 跟 踪 由硬件 实现 .采 用锁 相 振频 率 区 .应 用 声学 .20 .2 ( ) 01 0 3. 环 电路 实现【. 模糊控 制 .这种控 制 方式不 要求掌握 被控对 象 的精

【】 向 国 .傅 水 根 .王先 逵 .旋 转 超声 / T机 床 7戴 ] I ]

03 44 . 确 数学 模型 .而 是根 据 人 工控 制规 则组 织控 制 决策 . 它 的研 究 .中国机 械 工程 .2 0 ,1 ( ) 【 曹群 . 8 】 周兆 英 . 罗晓宁等 .基 于 自寻最 优模 糊控 制 能 对 复杂 系统 进 行较 好 的控 制【. 8 1 0 3 21 . 动态跟 踪 .即频 率漂移 时 .在调 节频 率 的同时 .调 的 自动频 率 跟踪 .应 用声学 .2 0 .2 ( ) 【】 9李旭 .刘 震 .超 声加 工 中振幅 衰减 的原 因分析 . 节 匹配 电感值 【 9 1 . 01 1. 9 这些 尝试 ,都有益 于频 率跟 踪技 术的不 断完善 ,并 中国 民航

学 院 学报 2 0 ,1 ( )

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  • 超外差式收音机的工作原理
  • 超外差收音机原理安装与调试 实训 指导 书 目 录 1.无线电广播和接收概述 ..................................................................................................... 4 1.1 无线电 ...

  • 第二章 船用回声测深仪
  • 第二章 船用回声测深仪 回声测深仪(echo souder )是利用超声波在水中传播的物理特性而制成的一种测量水深的水声导航仪器.在航海上,船用回声测深仪的主要用途是: 1.在情况不明的海域或浅水航区航行时,测量水深以确保船舶航行安全. 2.在其他导航仪器失效的特殊情况下,可通过测量水深来辨认船位. ...

  • 多普勒效应的原理及应用
  • 多普勒效应原理及其应用 摘要: 多普勒效应是波源和观察者有相对运动时观察者接收到的波的频率与波源发出不同频率的现象.本文首先介绍声波和光波中多普勒效应的原理,然后结合原理阐述多普勒效应在我们现在生活中的广泛应用. 关键词: 多普勒效应:原理:应用 引言 多普勒效应是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯 ...

  • 高精度的室内超声波定位传感器节点
  • 计算机科学2007V01.34NQ.9(专刊) Mute:一种低成本.高精度的室内超声波定位传感器节点*) Mute:A Low-cost,HighPrecisionUltrasonicSensorNodeof WSN forIndoorLocalization 张帆李文锋雷斌 (武汉理工大学 武汉 ...

  • 超声波说明
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  • 液体密度传感器
  • 计测技术综述与热点 1 液体密度传感器 张欲晓,樊尚春 (北京航空航天大学仪器学院测控系,北京100083) 摘 要:介绍了几种典型的液体密度传感器的基本结构~工作原理与应用特点O 文献标识码:A 文章编号:1002-6061(2006)01-0001-03 关键词:液体;密度;传感器中图分类号:T ...

  • 超声波测距毕业设计
  • 前言 单片机(Microcontroller,徽控制器)的出现无疑是近代计算机技术发展史上的重要事件,它使嵌入式计算机系统实现了单片集成,并促进通用微处理器(CPU)向嵌入式微处理器发展,如今,嵌入式微控制器与嵌入式微处理器形成了嵌入式系统中两个重要组成部分.它的形成与发展,使现代电子技术进入到一个 ...