大功率超声换能器匹配技术研究

在电源与超声换能器间,匹配电路起纽带和桥梁作用。大功率超声系统能否正常工作,取决于匹配电路的设计。该文从大功率超声换能器的阻抗特性和实际工作条件出发,对换能器匹配技术进行了研究,提出了一种电容、电感串、并联结合的匹配电路,以及一种可对匹配电感值进行在线调节的新型电路结构。经过ADS仿真和实际工作验证,大功率超声换能器在这种匹配电路下可长时间稳定地工作,且调试上更方便快捷。     

功率超声压电换能器阻抗匹配电路参数化设计

针对功率超声压电换能器,因工作环境变化和负载差异而导致匹配失调,及因匹配参数计算复杂而导致设计效率低、易出错的问题,在分析传统LC匹配电路的基础上设计了一种增加可调元件进行匹配失调补偿的改进型LC匹配电路,提出了一种功率超声压电换能器阻抗匹配电路的参数化设计方法,开发了相应的参数化设计软件,通过实验验证表明,该设计方法和软件为功率超声压电换能器匹配电路的设计提供了一种方便、实用、快捷、可靠的手段。     

匹配电路对压电陶瓷超声换能器振动性能的影响

研究了匹配电路对压电超声换能器共振频率及其振动特性的影响；分析了由匹配电路和换能器组成的能量传输系统的有效机电耦合系数与匹配电路参数之间的关系。理论与实验表明，由电感和电容组成的匹配电路，使换能器的共振频率发生了变化。通过合理选择匹配电路参数，可提高系统的机电耦合系数，增大声功率输出。     

超声换能器电感电容匹配电路的改进

在研究压电超声换能器电感电容匹配电路原理的基础上，分析换能器工作时，由于温度等环境因素变化而引起的各项电性能参数的改变及对匹配电路电抗性质的影响规律。提出调整其中部分匹配电容为变容二极管的方法，减小匹配电路电抗性质受到的影响，由此得到一种在一定变化范围内适应能力较强，在固定频率要求下应用于功率超声的电端匹配电路，理论分析及实验证明该法可行。     

超声换能器空化驱动电路的设计研究

介绍了换能器超声空化的原理,设计了一种有效的超声换能器空化驱动电路,使换能器和功放电路的阻抗得到了很好的匹配.通过实验对3种不同频率的压电超声换能器的空化现象进行了研究.实验表明了该电路不仅能满足需要.而且具有电路简单,容易实现的优点.     

一种采用频率变换的自供电电源管理电路

 在低频率条件下,采用直接阻抗匹配的原理,设计的压电材料换能器电源管理电路,匹配电感值很大.本文采用频率变换,设计了一种自供电电源管理电路.分析了频率变换的原理.将低频信号变换至较高频率,匹配电感值很小,有利于电路的小型化.该管理电路还可以在宽频带内对于压电换能器实现匹配.实验结果表明,电路实现了频率变换,匹配电感值和电路体积都大大减小.电源管理电路的最大采集功率为181.6mW,能量采集效率可以达到44.8%.当0.47法拉的储能电容电压为1.13V时,该电路最大放电功率可达110mW,放电时间持续620ms,能够驱动无线传感器在一个周期内正常工作.     

一种振动能量采集器的匹配电路研究

针对Terfenol-D/PZT/Terfenol-D复合磁电换能器将环境振动能量转化为电能时,在低频环境下难以实现匹配的情况,提出一种非线性开关匹配电路的方法。该电路在较小的电感和较高的开关频率下,以非线性的方式提高了复合换能器功率的匹配输出。并且针对换能器输出不能直接为无线传感节点供能的问题,设计了一种存储和电源管理电路。实验结果表明,采用非线性开关匹配电路,输出提高2.1倍,当存储超级电容电量积累到一定程度,管理电路控制瞬间放电电路放电,成功驱动最大功耗为75 mW的无线传感器节点正常工作,放电时间持续620 ms,最大放电功率可达120 mW。     

压电超声换能器的电端匹配电路及其分析

本文分析了压电超声换能器的几种匹配电路及其匹配原理,推出了超声频电发生器与换能器之间的理想匹配条件,研究了电端匹配电路对换能器的谐振频率及其有效机电耦合系数的影响,所得结论为压电超声换能器匹配电路的设计提供了一定的理论依据。     

超声换能器频率特性及匹配研究

超声换能器是一种强非线性时变系统,在不同的工作频率下其阻抗等特性差别很大.在超声换能器的应用中需要对超声换能器进行频率特性分析及阻抗匹配,以达到最高的传输效率和最佳的波形效果.详细分析了超声换能器的频率特性及匹配方式,并对超声换换能器参数进行了测试,根据测试参数设计了阻抗匹配电路.理论分析和实验测试表明,良好的频率及阻抗匹配电路有利于优化超声波发射波形,提高电声转化效率.     

智能化功率超声发生器的研制

本文介绍一套新研制的智能化超声发生器，详细说明其波形产生，功率放大，电路保护等关键技术，浅析基于换能器系统与匹配电感耦合振荡基础上的动态匹配问题，并给出了系统软件设计方案。     

基于电感传感器的钢珠直径分选器设计

以电感传感器在钢珠直径分选电路中的应用为例,提出了电感传感器应用电路的设计思路,即电路功能分析、框图设计、测量电路仿真,把钢珠直径的微位移信号检测出来并转换成便于传输、处理和显示的电压信号,再利用信号处理和显示电路测出数据,实现分类选择和计数功能。实验结果表明,该测量系统结构简单、精度高、安全性能好、成本较低、调试方便,可以满足实际工程中的测量要求。     

基于PIN开关的可重构双波段功率放大器设计

为满足5G通信中多标准、多模式系统对功率放大器的需求,提出了一种新型的可重构双波段匹配电路结构.首先,在输出匹配网络中加入分布式PIN开关,通过开关的闭合与断开实现两个双波段输出匹配电路的良好匹配;然后,基于带通滤波器理论设计的宽带输入匹配网络,能够实现1.5～2.5 GHz频段内的良好匹配.为验证方法的有效性,采用C...     

压电换能器T型匹配电路的优化

超声振动系统中,匹配电路的设计是根据换能器自身参数来确定的,通常并未考虑换能器与振动系统中其他设备连接时所引起的问题。实际上,压电换能器与整个超声振动系统连接后将引起动态电阻R1的变化,最初确定的匹配电路的匹配效果不佳。因此,利用动态电阻R1与T型网络电参数间的影响关系及匹配电路的2个匹配条件,重新优化调整T型匹配电路中的3个电参量,并用Multisim软件对优化后的电路进行仿真。结果表明,静态匹配条件下,优化后的T型匹配电路起到了更好的调谐作用,超声振动系统的输出功率和振动效率较优化前的匹配状态有较大提升,实现了最佳匹配效果。     

脉冲放电回路电感的计算

脉冲功率技术广泛用于科学研究、军事、医学及工业等方面。脉冲放电电路为脉冲功率技术的主要研究对象,以高电压、大电流、高功率为特点。电路电感是脉冲放电电路的一个主要关注点,计算机仿真技术(CST)软件为快速计算电路电感提供了一种方法。根据导线间的磁场分布推导了导线电感的理论公式,分析了导线半径及导线间距对电感的影响;分析了基于脉冲放电电路电流波形迭代求解电路电感方法;最后利用CST建模计算了不同电路的电感。将CST计算电感与基于脉冲放电电路电流波形迭代求解的电感做对比,CST可用于辅助分析脉冲放电电路。     

脉冲功率电路参数对RSD开关预充时间的影响研究

文章介绍了高功率半导体脉冲功率开关-反向开关晶体管（Reversely Switched Dynistor,RSD）的工作原理,分析了RSD脉冲功率电路的特性。由磁开关的电压电流,得到了磁开关的动态电感与电流的量化曲线,在MATLAB仿真平台,分别建立了磁开关动态电感模型、RSD脉冲功率电路模型。计算了主回路元件参数对RSD开关的预充时间TR的影响。计算结果表明,主回路电阻负载在0.01～1Ω变化时,TR变化很小,主回路电感和1Ω以上的主回路电阻对TR影响较明显,计算结果与实验结果最大误差为5%,表明通过低压试验结果的计算,可较准确地预测高压试验的TR。     

超声功率基准装置匹配电路的研究应用

针对超声基准装置量传范围较窄且现存超声功率基准装置电测系统中高频电压表不易溯源等问题,国家质检总局2005年下达对超声功率基准装置技术改造任务,课题组利用压电材料电能转变为机械能的压电效应原理,在旧装置石英材料换能器的基础上,采用新的单晶材料铌酸锂,制造出新的超声换能器,对超声基准装置的关键部件之一的超声换能器匹配电路...     

并发双波段可重构功率放大器仿真设计

采用分布式PIN开关和并发双波段阻抗变换网络,实现了一种可重构高效率多波段功率放大器。与其他可重构放大器相比,该功率放大器降低了输出匹配电路的设计复杂度和开关对匹配电路的影响,有效节约了频谱资源,电路结构简单。双扇形开路微带线的使用拓展了高输入阻抗偏置电路的带宽。在进行匹配电路设计时,考虑了晶体管的寄生参数。仿真结果表明,该功率放大器具有高输出效率和良好的增益平坦度,验证了该方案的可行性。