压电超声换能器初级串联匹配新方法

在分析超声电源输出变压器的非理想性给压电超声换能器电端匹配带来不良影响的基础上,根据空芯变压器模型理论,提出了一种新型的压电超声换能器初级串联匹配法:取消常规的次级匹配电感,若由输出变压器和换能器所构成的整体负载在换能器机械谐振频率处呈感性,则可通过在输出变压器初级串接一个合适的电容实现功放电路和其负载间的共轭匹配,反之则串联一个合适的电感。性能对比实验表明,该匹配法较传统的次级串联电感匹配法进一步提高了匹配的准确度,能量的传递效果也得到改善。     

L波段F类高效率载片式功率放大器设计

为解决传统F类功率放大器受晶体管输出电容和输出电感影响,导致调谐匹配网络结构复杂的问题,提出了一种紧凑型的输出调谐匹配电路结构。通过分析基波匹配电路的阻抗特性,在谐波频率处可将其等效为一段有限的到地电抗。在设计谐波匹配电路时,将该电抗元件与谐波匹配电路进行协同设计,避免引入多余的元件来消除基波匹配网络对谐波匹配网络的影响,减小了功放的整体面积。最后,仅引入一个LC串联谐振网络,实现对输出二次\\三次谐波的控制以提高输出效率。基于该电路结构,采用0.25 μm GaN HEMT管芯设计了一款L波段高效率功率放大器,并且使用内匹配技术在7 mm×8 mm铜-钼-铜载片上实现。实测结果表明,在漏源电压28 V、10%占空比的脉冲输入的工作条件下,该功率放大器在1.18~1.42 GHz频带内实现饱和输出功率48.1~48.4 dBm,功率附加效率61%~63%,功率增益大于26 dB。该结构在提高效率的同时,降低了电路复杂度。     

超声换能器振动系统控制的研究

运用夹持电容在线识别和系统阻抗识别技术,实现了振动系统的数字电感动态匹配以及系统振幅的稳定控制,实验表明,这种方法是行之有效的。     

基于三电平的有源电力滤波器研究与仿真

为了抑制电力系统的有害谐波,对三电平的有源电力滤波器(APF)进行了研究并做了相应的仿真。首先阐述了谐波的危害以及抑制谐波的必要性,介绍了APF的基本工作原理,采用瞬时无功功率理论检测谐波。详细阐述了APF中三电平主电路的拓扑结构,研究了基于三电平的SVPWM控制算法,对主电路中的主要参数进行了选择,并且在MATLAB中建立了仿真模型,完成了对APF的总体研究与仿真。结果证明,该设计对谐波具有较好的补偿效果。     

双谐波注入的弱电网阻抗在线检测方法

弱电网的主要电气特性之一为高电网阻抗,电网阻抗的增大会改变控制系统受控对象的模型阶数,影响逆变器控制环路增益、带宽和控制性能,对光伏逆变器并网电能质量和稳定运行带来不利影响.为实现电网阻抗的在线检测以进一步优化逆变器控制策略,以弱电网下单相光伏并网逆变器为研究对象,在对其控制系统进行建模与分析基础上,研究基于谐波电流注入的电网阻抗在线检测方法.首先从理论上对单谐波电流注入法和双谐波电流注入法进行对比分析;进而从仿真角度对两种方法在检测精度、逆变器并网电流THD值影响方面进行验证;最后选定双谐波电流注入法作为主要研究方法,该方法周期性地向电网注入两种不同频率的谐波,利用检测元件获得并网点处的电压和电流信息,经由傅里叶分析处理后可得电参量中所包含的特定次谐波分量,进一步计算可得电网阻抗的实时值.实验结果表明:双谐波电流注入法可以实现对电网电阻和电感的准确辨识,与传统单谐波注入法相比,该方法不仅无需计算相角信息,同时具有更高的检测精度.     

超声测距换能器及收发电路的研究

目的　利用超声波进行近距离测试的研究 .方法　根据压电晶体的正逆压电效应 ,发射和接收超声波 ,介绍了换能器的设计结构及收发电路 .结果与结论　超声换能器配以适当的收发电路 ,可以使超声能量的定向传输 ,并按预期目的接收反射波 ,实现超声遥控、测距、防盗等检测功能     

一种无功补偿装置设计与仿真

通过建立一个不含滤波电容的电感负载交直交换流电路,利用输出滞后系统电压1/4工频周期的SPWM控制方法,使电感负载与系统感性负载发生能量交换,达到电感代替电容补偿系统感性无功的效果。并通过Y/△三相变压器连接3个配合工作的单相补偿电路,消去单相补偿电路中较大的3次谐波,使三相补偿电路不含低次谐波。基于该原理,提出一种在电力系统无功补偿中利用电感代替功率电容的控制方法,并研究该无功补偿装置的参数设计。有利于无功补偿器容量和电压的提升,减少由功率电容带来的冲击电流,提高了工作可靠性和降低了设备成本。用仿真软件建立算例电路检验补偿效果,并论证了补偿方法。     

超声清洗设备功率自动监控电路的设计

为使超声清洗设备射频输出功率最大,要求超声换能器始终工作在谐振状态下。采用频率自动跟踪技术,并引入数字锁相环具体实现系统频率自动跟踪。仿真结果表明,所设计的超声清洗电路直流到射频输出功率转换效率较高;超声换能器上的电压、电流信号相位同步,换能器始终工作在谐振状态下。     

光电二极管电参数模型及I/V转换稳定分析

为了克服光电二极管寄生参数引起的I/V转换电路的不稳定性,提高对微弱光电流信号的检测精度.给出光电二极管实际电参数模型,并分析了光电二极管检测单元在实际电参数下的振荡原因,通过采用超前校正的方法,对光电二极管检测单元实际模型中结电容及运算放大器输入电容引起的相位进行补偿,并给出模型、电路仿真和实验结果,实验结果表明该方法可有效抑制光电二极管I/V转换电路的振荡,从而提高对微弱光电流信号的检测精度.     

压电超声换能器电端匹配下的电流反馈式频率跟踪

介绍了具有电流反馈式频率跟踪功能的超发生器的系统结构;详细阐述了电流反馈式频率跟踪的原理;在分析了匹配电路对压电超声换能器谐振频率影响的基础上,指出匹配条件下对压电换能器进行电流反馈式频率跟踪可能会误跟踪到非谐振频率点;进行条件下的电流反馈式频率自动跟踪方法的研究,进一步完善了电流反馈式频率自动跟踪方法。     

Amplitude Control for Ultrasonic Welding of Thermoplastics

0INTRoDUCTIONWiththedevelopmentofplasticsindus-try,engineeringplasticsarewidelyusedinmanyareasuchasautomobile,electronics,package,toy,aircraft,andaerospaceindus-try.Ultrasonicweldingtechnology,whichischaracterizedbycleanness,nopollution,highefficiency,goodqualityandeasilyautomatedproduction,hasplayangreatimportantroleinthejoiningtechnologyofengineeringplas-tics.Asthedemandforweldingqualityin-creases,theresearchesonprocesscontrolforthermoplasticsultrasonicweldingprocessarecontinuouslydeepen…     

中功率数字超声波电源研究与设计

根据实际的需求设计了一款额定功率为2 000W的数字超声波电源。采用STM32F767作为该智能数字超声波电源的主控制器,完成整个电源的控制与处理。根据换能器的特性设计了一种LC串联型匹配电路,实现换能器的谐振匹配;根据阻抗匹配的要求设计了高频变压器,实现逆变器输出阻抗的匹配。为了解决在频率跟踪过程中,跟踪方向自动调节的难题,设计了一种方向自适应变步长频率跟踪算法,实现频率跟踪方向的自动调节;采用“开环+闭环”的复合功率控制算法对输出功率进行有效的调节。实际测试结果表明该智能数字超声波电源达到设计要求,且性能稳定。     

芯片键合纵弯复合超声换能器的设计与试验

为了解决当前采用一维纵向超声加载模式进行芯片键合时造成结合面不充分的问题,设计纵弯复合超声能量加载模式的压电超声换能器,实现轴向纵振和水平弯振复合的超声振动代替传统单一的轴向振动. 采用ANSYS软件,对换能器有限元模型进行模态分析和谐响应分析,得到换能器纵振和弯振模态的谐振频率及振型. 通过调节换能器结构尺寸,实现纵振与弯振模态的简并. 采用阻抗分析仪对样机的频率和阻抗进行测试,使用激光多普勒测振仪测试换能器的纵振与弯振幅值,测试结果与有限元仿真计算结果一致,发现纵向与弯曲振幅均随着驱动电压的增加呈近似线性上升趋势, 证明设计的压电换能器实现了纵弯复合振动.     

智能功率超声源

本文介绍一种新型功率超声波发生器系统电路,波形产生采用了正弦波脉冲宽度调制SPWM(Sinusoidal Pulse Width M(?)dulation)技术,由8098单片机完成频率自动跟踪及换能器自动匹配工作.功率电路采用了MOSFET(场效应管)新型电力电子元件.     

基于相控技术的钢板电磁超声检测方法

为了提高钢板中电磁超声回波信号,提出了一种基于相控技术的钢板电磁超声检测方法.研究了相控聚焦技术和钢板中电磁超声换能器的换能机理,通过多阵元组成激发换能器阵列,运用延时法使超声波在目标区等相位叠加,实现超声波聚焦,并在Q235钢板上采用分立式结构进行实验验证.结果表明:该方法有效弥补了收发换能器间声程差引起的相位偏移,激励电压一致时,658 mm处接收的回波信号幅值提高为中心换能器单独激发时的2倍;采用三阵元激励换能器阵列检测方法可实现缺陷处的超声波聚焦,520 mm处缺陷回波幅值提高为中心换能器单独激发时的1.83倍.     

用于电容传感器的谐振检测技术

介绍了用于电容传感器测量小电容的谐检测技术。这一技术提供了较高的测量分辨率。当被测电容在几个到１０几个ＰＦ时，其测量分辨率优于１．５Ｆ。杂散电容可自动补偿。文中介绍了这一技术，并报告了实验结果。     

Middle range wireless power transfer systems with multiple resonators

The equivalent two-port network model of a middle range wireless power transfer(WPT) system was presented based on strongly coupled multiple resonators. The key parameters of the WPT system include self-inductance, resistance, parasitic capacitance, mutual inductance and S-parameters of coils resonators were analyzed. The impedance matching method was used to optimize load power and transmission efficiency of the multi-resonator WPT system, and the impedance matching method was realized through adjusting the distances between the coils and resonators. Experiments show that the impedance matching method can effectively improve load power and transmission efficiency for middle range wireless power transfer systems with multiple resonators, at distances up to 3 times the coil radius with efficiency more than 70% and load power also close to 3.5 W.     

多层超声压电传感器的计算方法

系统地介绍了研究多层超声压电传感器中所采用的计算方法．并结合实例对传感器插入损失和阻抗频率特性进行了计算,计算结果与实测结果吻合较好．     

电磁超声表面波辐射声场的三维有限元分析

为了得到电磁超声表面波换能器在被测试件表面和内部的辐射声场分布,采用ANSYS有限元仿真软件对电磁超声换能器辐射声场进行仿真.建立了电磁超声换能器三维有限元模型并进行了优化,给出了被测试件中感生涡流与换能器激励线圈参数的量化关系.通过电磁结构耦合的方法得到被测试件内部及表面不同方向质点的位移变化,分析了在被测试件内部的辐射声场分布,并给出了被测试件表面辐射声场的指向性规律.根据仿真模型搭建了电磁超声探伤平台,实验结果与指向角仿真结果基本吻合.实验结果表明：对电磁超声表面波辐射声场的有限元仿真,为其设计优化、实际探伤范围的确定、接收线圈放置位置,以及收发装置的安装角度提供了依据.