功率超声电源的研制

本文介绍了一种具有无相差频率自动跟踪和输出功率恒定功能的功率超声电源,此电源采用集成锁相环来实现无相差自动频率跟踪,采用ＰＷＭ方式控制ＢＵＣＫ电路的斩波,达到恒功能及功率可调的目的。另外,此电源系统还有电路简单、工作可靠、体积小、重量轻、成本低、实用性强等特点。     

碳纤维复合材料旋转超声钻孔装置研究

探索碳纤维复合材料旋转超声钻孔设备及工艺，换能器采用压电陶瓷材料，进给由步进电机驱动，从而使结构大为简化。单片机作为中心控制，实验预定轴向力进给加工，而且超声波发生器具有频率自动跟踪的能力。试验表明，此项研究可望作为一种有效的新工艺方法。     

基于STM32的频率和功率可调非接触供电超声电源设计

为解决接触式供电中漏电、磨损、电能传输不良以及超声电源在加工中谐振频率漂移、跟踪速度慢、输出功率不稳定等问题,文章以STM32单片机作为主控系统,设计了一种频率和功率可调的非接触供电超声电源。根据采样反馈电路采集的电压电流相位差和有效值信号,采用锁相环和模糊比例积分(Proportional Integral, PI)控制相结合的方法对频率进行跟踪,并用传统 PI 控制法控制输出功率。在 Matlab 软件中搭建电源仿真模型,利用附加电阻、附加电感和附加电容模拟加工过程中负载参数的突变,对有频率调节和功率控制子系统以及没有子系统的电源模型分别进行仿真。仿真结果表明,电源输出功率稳定在 248 W。当负载参数发生改变时,电源的谐振频率发生漂移,经过频率自动跟踪子系统的调节后,电源在 0.01 s 后重新回到谐振状态。此控制算法实现了频率快速跟踪和功率控制。     

锁相环跟踪超声振动系统谐振频率的改进

锁相式频率跟踪超声发生器的频率跟踪范围较小且易出现死锁现象,通常要人为重新启动,系统才能恢复跟踪状态,在应用时会带来麻烦。根据超声振动系统的等效电路研究其阻抗特性,并通过实验绘制换能器特性曲线,分析应用CD4046跟踪串联谐振频率容易造成死锁的具体原因,提出带解锁的频率跟踪系统的方案。实验结果表明此方案有较大的跟踪调节范围与较强的适应负载变化的能力,对超声发生器的具体应用有一定的参考意义。     

功率超声工具振幅测量方法比较

工具振幅是功率超声加工中的一个重要参数,对加工过程及加工效果都有着重要影响.简述目前常用的振幅测量方法与原理,分析其优缺点.给出利用显微镜观察法测量超声加工工具振幅及在线检测频率变化的简易方法.     

超声振荡器的自动频率跟踪

一、一般原理 众所周知,在负载改变、换能器发热以及其它外界影响情况下,电声换能器的共振频率将发生变化。压电陶瓷换能器和铁淦氧磁致伸缩换能器对负载变化尤为敏感。为了提高系统工作效率,就需要采用自动频率跟踪。 自动频率跟踪系统按获得反馈(跟踪)信号的方法,分成电反馈系统(利用电一机换能器的输入信号,此信号与换能器工作部分的振动速度或它的位移成比例),和声反馈系统(利用换能器或变幅杆机械振动辐射的信号)。 目前采用的自动频率跟踪系统又可分为两类:内跟踪和外跟踪。内跟踪是指正反馈电路包含在《振荡器—换能器—反馈信号提取…     

多峰超声振动系统频率自动搜索和跟踪

在大功率超声应用中,由于超声振动系统具有多峰性,超声振动系统的频率搜索和频率跟踪非常困难。文中用实验的方法研究多峰振子与振动系统的电流电压相位和电流大小关系,以及工具头的横向尺寸与振动系统主峰频宽之间的关系。根据实验规律,文中采用相位和电流双参数对振动系统的谐振状态进行判别,并在20kHz超声塑料焊接机上进行频率搜索和频率跟踪实验,实验表明双参数频率搜索和跟踪的方法是可行。     

无工频变压器准开关模式超声清洗机

本文介绍一种工作频率为４０ＫＨz的无工频变压器准开关模式超声清洗机。其电发生器为一内含桥式自动频率跟踪电路的闭环自振系统，功效部分设计在准开关状态，且省去了笨重的工频变压器，故有高效、节电、频率跟踪可靠等优点；对换能器振幅进行调制，进一步提高了清洗效果；清洗容器可与换能器分离，故更换清洗液容易，便于多工序操作。本机主要用于清洗几何形状复杂的小型精密物件，也可用于乳化、分散及杀菌、消毒处理等。     

基于异形砂轮的超声加工系统设计研究

针对超声辅助磨削碳纤维复合材料不仅可以保证砂轮的自锐性,而且可以抑制碳纤维复合材料缺陷的产生。研究适应超声速推进器中异形、深腔燃烧室构件的超声加工系统;基于一维振动理论和薄板振动理论,分别建立了多段式变幅杆和异形砂轮的频率方程,并在此基础上应用MATLAB 7. 1软件进行数值计算获得了带有异形砂轮的多段式变幅杆;之后,对设计出超声振动系统分别进行有限元分析和固有频率测试,结果表明二者相对设计频率的误差在1. 4%以内。通过对研制的超声加工系统对碳纤维复合材料构件进行切削试验,获得了较好的加工效果。     

纵-扭复合超声振动加工系统设计及频率简并研究

纵-扭复合超声振动加工技术在硬脆性材料的加工中受到越来越多的重视,针对该种需求,设计了一种纵-扭复合超声振动加工系统,基于有限元方法对该类系统普遍存在的频率简并问题进行了研究。利用数值解析方法设计出超声换能器和超声变幅杆,之后在变幅杆上做出螺旋槽,一部分纵向振动转换为扭转振动;以目标频率附近的纵、扭谐振频率尽量接近为原则,利用有限元软件分析系统的结构参数对纵、扭谐振频率的影响规律,实现频率简并;在此基础上对系统进行模态分析和瞬态动力学分析,结果表明系统可以实现纵-扭复合超声振动,验证了此种频率简并方法的有效性和实用性。     

超声水浸探伤检测闸门自动跟踪电路研究

针对传统超声探伤应用中缺陷信号选通闸门通过硬件或程序预先设置,当缺陷信号相对闸门位置发生变化而引起系统漏检或误判的问题,设计一种高可靠性的闸门自动跟踪电路。该电路具有自动跟踪水钢界面波位置,实时调整选通闸门开启位置选择对应缺陷波的功能。通过和常规闸门电路进行对比测试,该跟踪电路性能稳定、可靠,能够自动跟踪超声检测的界面波并自动调整闸门位置对缺陷波进行探伤。经过实际检测测试:该电路能有效将检测系统中由于工件位置相对浮动而产生的漏检或误判概率降低一个数量级,为精确判伤提供可靠保障。     

指数型纵—扭复合模式超声换能器研究

纵-扭复合模式夹心式压电超声换能器是超声马达、超声加工等应用技术中的重要组成部分.本文研究的复合模式换能器由圆柱型金属后盖板、指数型金属前盖板及轴向极化和切向极化的二组压电陶瓷晶堆组成.导出了换能器中纵向振动与扭转振动模式的共振频率方程.并得出了两种振动同频共振的条件.实验表明.换能器的测试频率与设计频率符合很好.且换能器的纵向共振频率与扭转共振频率基本一致.     

C1双重跟踪超声电源的研制

目前，国内外功率超声应用技术中，不仅要求超声功率源具有宽的输出功率范围，而且对输出功率的稳定性、可预置性提出严格要求。为了适应超声雕刻工艺研究的需要，我们研究了一种输出功率从０～５００Ｗ任意可变，且有频率和输出功率双重跟踪的超声功率电源。工作的频率范围是１０～５０ｋＨｚ，输出负载为压电式换能器     

C1 双重跟踪超声电源的研制

目前，国内外功率超声应用技术中，不仅要求超声功率源具有宽的输出功率范围，而且对输出功率的稳定性，可预置性严格要求，为了适应超声雕刻工艺研究的需要，我们研究了一种输出功率从０～５００Ｗ任意可变，且有频率和输出功率双重跟踪的超声功率电源。工作的频率范围是１０～５０ｋＨｚ输出负载力压电式换能器。     

基于单片机控制的超声换能器频率跟踪

根据超声波压电换能器在谐振状态下工作电流最大的特点,针对因负载变化或扰动导致超声压电换能器工作频率偏离固有频率的问题,设计了由单片机组成的A/D转换器及其输入输出电路组成的共振频率单闭环跟踪系统.在软件的支持下,改变单片机输出给超声功率电源的PWM波的频率,使A/D转换采集到换能器的负载电流的分流值达到最大,从而保证了超声换能器工作在最佳谐振状态.该文对设计方案的硬件和软件部分作了较为详细的分析,并给出部分硬件原理图.设计方案应用在超声乳化装置上时,实测误差低于0.5%.     

二端口网络在功率超声设计中的应用

依据二端口网络理论,利用力电类比方法,从变截面杆作一维纵振动的运动方程出发,建立了机械二端口网络的数学模型及传输特性方程,进而给出了功率超声振动系统中各部分的二端口网络传输参数;建立功率超声频率跟踪及恒定功率控制方案的网络分析方法。     

钛合金超声探伤技术

随着我国大飞机项目的启动,对航空用钛合金加工材质量的要求日益提高,超声探伤作为钛合金加工材的主要质量控制方式日渐重要.综述了钛合金加工材的常见缺陷类型,钛合金的超声探伤特性,钛合金超声探伤技术,包括钛合金的超声相控阵探伤技术、钛合金的多区聚焦超声探伤技术、时间反转镜探伤技术,直径为6～13mm的小规格棒材的探伤技术等.     

碳纤维增强复合材料超声振动辅助车削有限元仿真

采用Hashin-Damage失效准则建立碳纤维增强复合材料超声振动辅助车削有限元模型,预测超声振动切削过程中切削力变化,将仿真所得切削力平均值与同条件下实验所得切削力平均值比较,验证有限元模型的有效性。将超声振动辅助车削切削力平均值与普通车削切削力平均值比较,采用超声振动辅助加工手段可明显降低切削力,且随超声振动振幅、频率增加切削力降低。研究超声振幅及频率对复合材料基体破坏及损伤影响表明,随超声振幅及频率增加基体破坏、压溃损伤、开裂损伤程度均降低。     

齿轮超声加工纵向振动系统的设计与实验研究

为了解决齿轮超声加工纵向振动系统设计问题,基于纵向振动动力学方程,利用结合面的力、位移振动耦合与边界条件,提出纵向振动变幅器的非谐振设计方法,推导了频率方程;应用Matlab2011Ra对变幅器未知尺寸、振型分布进行理论数值求解,并利用ANSYS12.0对所设计变幅器进行模态分析与谐响应分析．设计加工了不同模数齿轮的纵向振动变幅器,基于C6140车床搭建了齿轮超声加工纵向振动系统的激光测振仪测试系统,进行谐振实验．变幅器的谐振频率和振幅经理论求解、有限元分析、实验测试对比,各自的最大求解偏差都小于5%,可以满足工程应用需要.研究表明：可应用力、位移耦合非谐振设计方法,完成中小模数齿轮变幅器的纵向振动系统设计,对齿轮超声振动系统设计具有理论指导和工程应用价值．     

锁相环技术在卫星车载天线中的应用

在卫星通信车载天线系统中,窄带L波段信标接收机的自动频率跟踪技术是关键,论述运用锁相环技术来实现自动频率跟踪的一种电路实现方法。