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臣
一
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
传
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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圈
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
流
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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圈
毯
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
九
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[ 群
挚
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
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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
流
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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毯
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
九
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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 .
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【】 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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