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。     

CTX-2型超声波搪锡器

一、概述 CTX-2型超声波搪锡器是小型台式搪锡器。超声波发生器与锡缸分体组合结构,整机热分布比较合理。由于本设备小型化、低能耗,所以特别适用于小型零件如电阻、电容、晶体管等元器件的引脚搪锡。 由于CTX-2型超声波搪锡器采用了自动频率跟踪技术,所以整机工作时,可始终处于最佳状态。 二、工作原理 本设备由电源、超声控制、功放、换能器、锡缸、温控及电热圈等部份组成。各部份的电气连接如下图所示。 振荡信号经放大后输出至换能器,调节振荡频率使换能器谐振,这就是调谐工作方式。亦可由换能器在接通电源的瞬间所产生的振动,经采…     

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%.     

超声果蔬清洗机匹配技术的研究

以160 kHz的超声果蔬清洗机为研究对象,设计了静态匹配电路。该电路由高频变压器实现阻抗匹配,串联电感实现调谐匹配。考虑到静态匹配只适合于换能器的一个谐振点,提出通过动态模拟换能器的工作状态来设计适合的匹配电感,使换能器在一定频率范围内,都可以维持在最佳状态。此外,为保证换能器参数变化后,仍能工作良好,设计了较实用的频率跟踪电路。     

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…     

一种确定换能器参数的方法

一、前言 大家知道,换能器工作在谐振频率时,可以用集总参数来表示换能器等效线路中的各元件。这对于分析换能器在谐振点的性能是有用的。但仅仅知道谐振点的等效线路是不够的。如果能够在谐振频率以外的其他频率也用等效线路的方法来描述换能器,这对于分析换能器和换能器阵的性能是很有用的。这样做的前提是承认等效线路的各参数是频率的函数,并且能够确定在各个频率下的等效线路的参数。知道了不同频率下各参数的值,就可分析和计算换能器的带宽,不同频率工作时的效率,换能器的相位变化、互辐射阻抗的大小和随频率的变化、互辐射对换能器和…     

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…     

超声换能器的“电感-变压器”阻抗匹配模型研究

在分析超声换能器阻抗特性和电路匹配的基础上,对传统纯电感电容匹配电路模型进行电路仿真和阻抗分析,证明该模型在谐振频率附近有大范围的电抗变化,存在电路不稳定和电阻调节精度低的问题;提出"电感-变压器"阻抗匹配模型,通过电感和变压器分别调节换能器电阻和电抗,实现电路的精确匹配,以提高超声换能器阻抗匹配的精度和稳定性,并给出了理想的匹配条件和匹配参数。利用匝数可调的变压器和电感制作了超声换能器的匹配电路,对20.8 k Hz的变幅杆换能器进行了阻抗匹配的实验测量,结果证明这种"电感-变压器"阻抗匹配模型在谐振频率附近具有较小的电抗变化范围、较低的电阻变化率和较高的电抗调节精度,在超声换能器的自动阻抗匹配中具有良好的应用前景。     

VII型低频弯张稀土换能器研究

为了进一步提高VII型弯张换能器的工作性能,本文对VII型低频弯张稀土换能器课题研究作了总结:研究了弯张换能器各方向尺寸与其同相振动谐振频率之间的关系;计算了VII型弯张换能器壳体给驱动元件施加一定预应力时,壳体所需的装配位移的大小,并作了相应的实验验证;对研制出的换能器弯张壳体及换能器的振动模态进行了测试,与理论计算相符;测试了VII型弯张换能器的声学性能-水中呼吸模态对应谐振频率为1.16kHz,带宽为680Hz,机械品质因数Qm为1.71,单位电流发射响应在谐振频率处达到186.1dB,电声效率为13.1%;弯张换能器随入水深度的不同, 驱动元件两端所受到的总的预应力是不同的,计算了换能器入水深度与预应力的关系;利用赫姆霍茨积分方程—有限元结合方法,计算出了换能器辐射声场指向性。在本文最后,指出了今后改进该型换能器性能的方向。     

铁电驻极体空气耦合声换能器的研制

基于多孔聚丙烯铁电驻极体薄膜系统研制了平面型和球型聚焦空气耦合超声波换能器。平面型换能器孔径为20mm,两个球型聚焦换能器的孔径和焦距分别为20mm和35mm、30mm和40mm。使用激光干涉仪测得了三个换能器作为发射器工作时的带宽和谐振频率,并且将在脉冲回波模式下测得的换能器作为接收机工作时的响应与激光干涉仪测试结果进行比较。最后选择孔径为20mm的球型聚焦换能器,在脉冲回波模式下对不同直径孔的聚乙烯阶梯楔进行扫描成像。     

基于性能可调阶梯型变幅杆的超声波振子调谐研究

为减小超声波振子外接负载时其谐振频率漂移的幅度,使用机电等效电路法和COMSOL Multiphysics 5.3有限元仿真软件设计制造了一种基于性能可调阶梯型变幅杆的超声波振子。对该超声波振子的谐振频率进行有限元仿真和现场测试。以超声清洗机为例,搭建与其原理相似的试验装置,以不同液面高度的水作为变幅杆的外接负载,探究在不同外接负载情况下,调节连接在变幅杆处压电晶堆的调谐电感对解决超声波振子谐振频率漂移问题的有效性。试验结果表明：随着水杯中液面高度的增加,超声波振子的谐振频率整体呈上升趋势;通过在变幅杆的压电晶堆处外接调谐电感,超声波振子的谐振频率会得到一定的补偿,可重新回归到原始设定的谐振频率值附近。研究表明在使用超声波振子进行超声辅助加工时,该超声波振子对减小外接负载引起的谐振频率漂移幅度具有一定作用。研究结果可为超声波振子的调谐提供新思路和新方法。     

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…     

Ⅶ型低频弯张稀土换能器研究

为了进一步提高Ⅶ型弯张换能器的工作性能，本文对Ⅶ型低频弯张稀土换能器课题研究作了总结：研究了弯张换能器各方向尺寸与其同相振动谐振频率之间的关系；计算了Ⅶ型弯张换能器壳体给驱动元件施加一定预应力时，壳体所需的装配位移的大小，并作了相应的实验验证；对研制出的换能器弯张壳体及换能器的振动模态进行了测试，与理论计算相符：测试了Ⅶ型弯张换能器的声学性能．水中呼吸模态对应谐振频率为1．16kHz,带宽为680Hz，机械品质因数Qm为1．71，单位电流发射响应在谐振频率处达到186．1dB，电声效率为13．1％；弯张换能器随入水深度的不同，驱动元件两端所受到的总的预应力是不同的，计算了换能器入水深度与预应力的关系；利用赫姆霍茨积分方程一有限元结合方法，计算出了换能器辐射声场指向性。在本文最后，指出了今后改进该型换能器性能的方向。     

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。     

声波测井偶极子发射换能器性能的实验研究

多极子声波测井是新一代声波测井技术,偶极子发射换能器制作技术是其关键技术。本文报道了对自行研发的偶极子声波测井换能器的一致性、耐温、指向性等进行的测试分析结果。本文对三个压电弯曲振子的实验测量结果表明,将偶极子声波测井换能器置于硅油中测量的谐振频率要比在空气中测量的谐振频率降低约20％：在室温到150℃范围内,换能器的谐振频率随着温度的升高略有降低;在偶极子声波测井发射换能器的指向性测量曲线中,换能器辐射声波能量最强方向的声压值与其最弱方向的声压值的比值超过12dB;初步现场测量结果说明．本文研制的偶极子声波测井发射换能器能够测得满意的偶极子声波测井波形。     

压电换能器在并联谐振频率附近特性的研究

对压电换能器在并联谐振频率附近的特性包括功率自动调节性能、品质因数、效率、激励电压及承受电压等进行了分析研究。这些特性对大功率超声换能器的合理运用具有重要影响。用实验验证了分析计算的结果,并在某些方面给出了与串联谐振频率附近特性的比较。     

非侵入式超声塑形及其实现的关键技术

非侵入式超声塑形是最近几年刚刚兴起的技术,使用特殊的换能器产生高能量聚焦超声波作用于人体脂肪层,利用超声波的空化效应破坏脂肪细胞膜,游离的脂肪通过人体代谢系统排除体外,从而达到塑形的目的。此项技术具有安全无创等优点。简要讨论了非侵入式超声塑形的物理机理、工作参数、实际系统的构成和工作原理,重点介绍了其中的两项关键技术：超声塑形系统中的发射换能器和频率跟踪技术的应用。     

弯曲圆盘三元密排阵幅相特性及其宽带应用

通过对三元弯曲圆盘换能器密排阵的阵元辐射面振动特性进行的分析,提出了利用辐射面驱动相位的调整来提高阵列带宽的方法。仿真分析指出：调整功能材料的驱动电压相位,可以提高二阶和三阶谐振时阵列中各辐射面的外法线方向振动位移幅值,调节各辐射面间的振动相位差,可以提高第二个和第三个谐振峰对应的发送电压响应值,降低前三阶谐振峰间响应曲线的起伏,从而达到提高阵列的可用工作带宽的目的。实验结果表明,调整驱动相位的方法可以实现密排阵列的低频宽带发射。