相位反馈自动频率跟踪发射机

叙述了利用发射电流的相位特征构成反馈系统,实现发射机自动频率跟踪的基本原理和实施方法。实验表明,本文的方案可使换能器电压和电流的相位在28KHz±250Hz范围内完全一致,保证换能器始终工作在谐振频率上。     

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。     

超声波电源频率跟踪系统的研究

当超声波换能器在长时间工作时,受发热的影响,谐振频率会发生漂移。为了保证超声波换能器一直工作在最佳谐振状态,本文提出了一种自动频率跟踪系统。该系统通过鉴相电路检测超声波换能器电压与电流的相位和方向,将PI调节频率变化大小与相位关系调节频率方向相结合来实现精确的频率跟踪。经过试验验证,该方法能够精确锁定最佳谐振频率并跟踪上超声波换能器的动态变化。     

一种实用的频率跟踪方法

本文介绍一种实用的频率跟踪方法,其方框图如图1所示。它由带通预选滤波器、限幅放大器、推动放大器、功率放大器、匹配网络、超声换能器以及取样电阻组成闭环式自振跟踪系统。其简单工作原理是将换能器的电流取样反馈到系统的输入端,经预选滤波器(其带宽大于换能器的工作带宽)将跟踪范围以外的谐波滤掉,经限幅放大,推动放大,功率放大再去激励超声换能器。当换能器的共振频率改变时,系统的自振工作频率也随之改变,从而使系统保持较为良好的工作状态。 采用这种方法应当注意: 1.起振之后,换能器必须处于良好的匹配状态,即取样电阻取样的电压…     

压电薄球壳换能器瞬态响应的模型理论研究与实验验证

基于傅里叶变换和线性叠加原理,建立了一种压电薄球壳换能器瞬态响应分析模型。当换能器被多频电驱动信号或声波信号激励时,其瞬态响应可用一系列并联的等效电路构成的传输网络来描述。对应于电/声信号中不同频率分量的每个等效电路都有各自不同的辐射力阻和辐射质量,每个频率分量都独立地作用于对应等效电路的电端/机械端上,所有等效电路中机械端/电端的累积输出信号就是辐射/测量的声/电信号。论文在理论上给出了换能器的电-声转换/声-电转换可以存在的三种状态(过阻尼、临界阻尼和振荡模式)的解析表达式,为压电换能器的优化设计提供了一种理论依据。在实际中,只有振荡模式才具有应用价值。基于这种理论模型,对换能器的瞬态响应进行了理论计算和实验测量,计算结果与实验测量结果基本一致。与以往发表的文献中所采用的假设声源模型相比,本文提出的换能器瞬态响应模型更为符合实际情况。     

塑料焊接超声振动系统的力负载对其电端阻抗的影响

本文用实验方法研究超声塑料焊接设备中超声振动系统（包括换能器、变幅杆和焊头）力负载变化对电端阻抗的影响。实验时采用不同的被焊材料及施加不同的静压力来改变振动系统的力负载阻抗。实验结果表明，在适当的工作条件下，超声振动系统电端阻抗随力负载阻抗的增加而减少，这一特性可用于超声时接设备中的输出功率自动调节。     

振动信号频率跟踪的反馈修正自适应陷波器法

采用自适应陷波器跟踪振动信号频率时,存在持续跟踪精度不高的问题。通过分析指出持续跟踪精度不高的根本原因是ANF误差收敛至局部最优值,借鉴反馈控制思想,提出一种反馈修正ANF。根据ANF输入输出信号的相关性,设计频率跟踪精度评估因子,实时监控ANF频率跟踪精度。若评估因子小于给定阈值,则认为ANF丢失振动信号频率,通过反馈调整ANF参数而非重新初始化来适当增加陷波带宽,使其能重新跟踪到信号频率又具有较快的重新收敛速度。以一种基于Steiglitz-McBride方法的ANF(SMM-ANF)为例,分析了反馈修正策略,给出了流程和具体算法。仿真比较了格型ANF、SMM-ANF和反馈修正SMM-ANF的性能,给出了科里奥利质量流量计应用实例,结果表明：反馈修正SMM-ANF收敛速度稍慢于SMM-ANF,快于格型ANF,持续跟踪精度明显提高。     

高静水压下换能器阻抗特性的测量方法研究

针对在小腔体中阻抗分析仪发射连续波无法准确测得换能器阻抗的问题,提出一种在高静水压下使用脉冲正弦信号激励换能器测量阻抗的方法。以采样电阻法为基础,根据腔体尺寸确定发射脉冲个数以及可测频率范围来有效避免腔体边界反射对测量造成的影响。通过设置不同的发射频率,分别采集换能器两端及采样电阻两端的电压波形信号,利用已知频率的三参数正弦曲线拟合法分别得到波形信号的幅值和初始相位角,计算得到换能器的导纳值。改变静水压力,利用脉冲法测得0~10 MPa静水压下换能器导纳特性。实验结果表明,采用脉冲正弦信号激励的方法可在有限空间内准确测量换能器的阻抗特性;且随着静水压力的升高换能器的谐振频率发生偏移,导纳圆直径减小。     

超声同步检波报警器

一、引言 超声同步检波报警器就是利用同步检波原理做成的一种超声报警器。其原理如方块图1所示,这是一种适合於密闭仓室内使用的高灵敏度入侵报警器。它由单频信号发生器、发射换能器、接收换能器、选频接收机、同步检波电路、高通滤波以及报警电路构成。 发射换能器既可用作把信号转换为声信号向仓室发射超声波,又可作为单频信号发生器的振荡元件,使发射的频率始终跟踪着换能器的谐振频率。 接收换能器的谐振频率完全与发射换能器一致。它把接收到的超声波转换成电信号送入选频接收机。此时,接收到的信号有仓室内的静目标回波、宽带的环境…     

OTL开关模式晶体管功率超声振荡器

本文介绍一种用于燃油掺水乳化处理的OTL开关模式晶体管功率超声振荡器。借助于LC选频回路实现系统相位校正,调整简便,频率跟踪可靠。此外,还讨论了以压电换能器为负载的D类功放电路的效率及其跟换能器的匹配方法。一、前言 近年来,功率超声技术在燃油掺水乳化处理中得到广泛应用。其中用电超声法制备的乳化油具有颗粒细小均匀(直径通常在1～2微米)、稳定时间长等特点、但乳化过程中因空化引起负载变化、换能器发热等因素的影响,带变幅杆的压电陶瓷换能器的共振频率会发生漂移(约为1%[1])。如果换能器共振频率f0=20KHZ,有载机械品质因数…     

基于正交锁相放大器的交流电法接收机设计

针对目前野外测量环境复杂,直流电法仪测试结果不稳定、发射电流大导致野外使用不方便等问题,提出将相关检测技术用于低频交流电法接收机的设计方案。采用正弦波交流激发,通过正交锁相放大器测量接收电极上电位差信号的幅值和相位信息,实现复电阻率的低频交流电法仪接收机设计。利用中心频率自动可调的带通滤波器和频率自动跟踪的锁相放大器,在强噪声背景下检测出接收电极上的电位差信号。实验结果表明:在一定频率范围内接收机实现频率自动跟踪测量,准确测量出被测信号的幅值和相位,提高电法仪的测量精度和抗干扰能力。     

超声波大功率清洗机

介绍一种基于AVR单片机控制的超声波大功率清洗设备。详细地阐述了超声波清洗及换能器、控制器的工作原理及结构,给出了系统及结构的设计、单片机控制电路和功率放大电路的设计。为了使换能器的固有机械谐振频率与电路的谐振频率保持一致,工作时电路要时刻对换能器进行频率自动跟踪。经多年制造、使用经验证明,整个系统具有频率跟踪功能,恒功率清洗功能,且可以方便调节功率,满足工业清洗要求。     

船载水声定位系统自动校准技术研究

在分析常规水声定位系统校准方法的基础上,结合某型船载水声定位系统的工程研制,提出了一种自动校准方法。该方法无需常规的动态或静态校准,可在每次系统安装完成后自动检测及校准。利用基阵中心位置的发射换能器以及船只固定连接杆入水端的发射换能器依次发射校准声信号,将获得的水声定位坐标与上述两个发射换能器固定对应的全球定位系统(Global Positioning System, GPS)天线坐标进行平移和偏转,获得偏移参数矩阵,实现系统校准。某水域的跑船试验验证结果表明,利用该自动校准方法可在两分钟内完成全部自检及校准工作,并且水声定位轨迹与跑船GPS轨迹重合较好,具有校准效率高、测量精度高等优点。     

声表面波器件中叉指换能器及外电路引起的附加相移特性

一般的声表面波器件是由与外电路相联接的两个叉指换能器组成，其中所要处理的信号都要经受电 － 声和声 － 电两次转换。又指换能器的结构和外电路的特性对这些转换的效率和相位变化有着密切的联系。本文从声表面波又指换能器交叉场等效电路模型出发，较详细地讨论了声表面波器件中输入、输出又指换能器的设计参数（中心频率和叉指电极对数等）及外电路负载和匹配网络对信号的转换效率和相移（或延迟时间）的影响。本文还针对某些又指换能器的实际例子，给出了详细的计算数据。文中所给出的公式和计算结果，可作为设计声表面波延迟线和振荡器的参考。     

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。     

超声点焊机的频率自动控制及其换能器

一、引言 超声波点焊工序(亦称超声波键合或超声压焊),是微电子工业不可少的工艺之一。在焊接中,如要获得可靠的焊点,除了微电子工业产品自身工艺质量外,超声波发生器的输出和换能器谐振频率的匹配就起着决定作用。但换能器的谐振频率不但取决于自身的几何形状,它还将随着温度变化及负载变化而变化。前者,是因换能器机电转换效率而形成的热积累、以及照明灯的热辐射和环境温度变化造成;后者,是换能器上劈刀安装位置不同及焊接时所加压力不同而形成的负载变化造成。如果当换能器工作的谐振频率发生微小变化时,整个系统的工作频率也能随之变化…     

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%.     

自适应跟踪数字陷波滤波器的设计与应用

本文采用自适应跟踪数字陷波滤波器自动跟踪被测信号中干扰信号的频率 ,并利用该频率设计相应的数字陷波滤波器去除被测信号中的干扰信号。试验表明 ,该方法具有设计简单、应用方便、实时性强等特点 ,可以有效去除被测信号中频率缓慢变化的干扰信号     

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。     

自适应跟踪数字带阻滤波器的设计及应用

采用自适应跟踪数字带阻滤波器自动跟踪被测信号中干扰信号的频率,并利用该频率设计相应的数字带阻滤波器去除被测信号中的干扰信号.结果表明,该方法具有设计简单、应用方便、实时性强等特点.