超声加工中超声发生器的频率跟踪技术

频率跟踪是超声电源的一个重要特性.本文讨论了超声加工中自动频率跟踪的必要性,分析了自动频率跟踪的原理,阐述了其在超声加工中的实现方式.     

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。     

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。     

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%.     

功率超声振动系统研究进展

本文对国内外近几年来在功率超声振动系统方面的研究进展情况作简要介绍，内容包括大功率纵振系统，弯曲振动和扭转振动系统，复合振动系统，大尺寸振动系统，在空气中产生功率超声的振动系统以及某些特殊用途的超声振坳系统等６个部分。     

基于锁相环的谐振筒式液体密度传感器检测系统

为实现液体密度的在线测量,设计了一种基于谐振原理的液体密度传感器检测系统,并进行了检测实验.液体密度传感器由薄壁短管式谐振筒和检测系统构成,所设计的检测系统以锁相环为核心,可实现无相差的频率跟踪,并由单片机对频率进行测量、控制和输出显示.实验测试结果表明:在1~5 k Hz频率范围内,检测系统能够实时跟踪谐振频率的变化,频率跟踪不确定度为0.01 Hz;20℃下的传感器系数K0、K1、K2分别为153.867 0 kg/m3、-3.321 4×106kg/(m3·s)、1.766 7×1010kg/(m3·s2).在密度为700~1 200 kg/m3的测量范围内,传感器综合测量精度为0.076%.     

激励功率对微机械谐振梁谐振频率的影响

对谐振式微机械传感器的敏感元件——微机械谐振梁的谐振频率特性进行了详细的实验研究,并从理论上分析了激励功率对谐振频率的影响．实验结果表明,谐振频率随着激励功率的增加而近似线性减小,当激励功率从1．1mW提高到10．1mW时,谐振梁的谐振频率降低了1．609kHz,灵敏度为0．179kHz／mW．实验结论与理论分析的结果基本一致．若要使激励功率对谐振频率的影响减小,则要求降低激励功率并减小梁的长度,增大梁的厚度和宽度．上述研究结论对优化谐振式微机械传感器敏感元件结构尺寸的设计有指导意义．     

弹光调制器谐振特性研究及其谐振频率自跟踪

弹光调制器是一种由各向同性的弹光晶体和压电晶体组成的高品质因数热机电耦合器件,广泛用于偏振测量、光谱测量等诸多领域。但是在高压谐振状态下,其谐振频率会随着温度变化出现漂移,导致弹光调制器的相位调制幅值不稳定以及驱动效率降低。针对该问题,首先对弹光调制器谐振频率特性进行分析,建立了弹光调制器及其高压谐振驱动电路的复合谐振网络模型,提出了利用谐振网络的幅频特性进行频率跟踪的实现方法,并设计了基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的控制测试系统,实现了谐振频率跟踪以及调制幅度的测量。通过测试验证了该方案可有效进行谐振频率跟踪,提高了弹光调制器的稳定性以及驱动效率,测试时长大于90 min,相位调制幅度的标准偏差为0.83% rad。

     

机械式频率可调动力吸振器及其减振特性

为了拓宽吸振器的工作频带,提高吸振器的减振效果,研制了一种通过调节自身的几何参数来调节其固有频率的机械式频率可调动力吸振器,并设计了相应的控制方法。对吸振器的减振特性进行了理论分析。建立了多模态系统的力学模型,利用子结构导纳综合法对系统进行了仿真计算。在多模态实验平台上对该吸振器的减振效果进行了试验研究,结果表明该吸振器减振效果好,实验结果与理论结果吻合良好。     

一种采用激振器激励的扬声器振动部件共振频率测量方法及系统

提出了一种采用激振器激励方式的扬声器振动部件共振频率测量方法及系统。采用激振器作为激励被测部件振动的激励源,并通过加速度传感器实时检测夹具的振动加速度（包括幅度和相位）,以确保被夹具夹持住的被测部件在测量频率范围内上下平稳振动;通过激光位移传感器测量被测部件在不同频率点振动时的振动位移,可得到被测部件振动的频率响应（被测部件振动加速度和夹具振动加速度的比值的频率响应）;根据该频率响应进行计算最后可得到被测部件的共振频率。实验结果表明,实测频率响应的曲线与理论分析相一致,测量结果的可重复性和准确性良好,可测量的振动部件的种类和范围更广。     

超声珩齿中弯曲振动变幅器的设计与研究

齿轮是超声珩齿加工中的一类特殊负载,它的振动特性和固有频率对系统的加工频率影响很大.由于齿轮的尺寸和质量大,且其尺寸不能任意更改,现有的振动系统设计理论,如全谐振设计理论、质量置换理论、局部共振理论等,都不能适用于这一情况.为解决此问题,应用Mindlin中厚板理论、变幅杆设计原理和机械阻抗理论对由变幅杆、齿轮组成的变...     

Method for measuring the resonant frequency of an oscillating system

A method for measuring the resonant frequency of an oscillating system providing high accuracy under low Q-factor conditions and a distorted form of amplitude-frequency characteristic of the oscillating system is proposed. A structural diagram of the device is described and time charts are provided explaining the operating principle and advantages of the proposed method.Translated from Izmeritelnaya Tekhnika, No. 9, pp. 49–53, September, 2004.     

PBX代用粉体超声加载成型的实验研究

设计了PBX代用粉体超声成型装置。研究了超声波加载对含能有机复合粉末成型效果的作用,对于直径为200mm、高为60~65 mm的压坯,与相同条件下无超声压制相对比,压坯密度提高了1.79%;声速测试表明,压坯强度有一定增强;CT成像表明压坯均匀性有一定提高;压坯表面温度分布均匀,未出现局部过热现象。研究表明超声波加载技术在较大尺寸含能材料成型过程中对提高成品品质具有促进作用。     

B2 功率超声振动系统的电声效率测量

本用导纳圆图法和谐振导计算法，分别对用于超声清洗和塑料焊接的两个振动系统的电声效率进行了测量，结果表明在小信号和功率输出下，其电声效率基本相等，测量误差不超过±１５％。为通过电声效率和电功率测量，确定功率超声振动系统的输出声功率提供了可能途径。     

哑铃形热声谐振器的谐振频率

热声自激振荡模态取决于声学谐振器结构形式和特征尺度。级联型热声热机依靠哑铃形谐振器来调制所需要的局部高阻抗行波声场,谐振管通常由几段不同横截面的管段组成。哑铃形热声谐振器的谐振频率由共鸣腔容积、谐振管截面和长度共同决定。根据哑铃形谐振器不同截面管段内的声传播规律、共鸣腔声学边界条件以及管段间的声压和体积流率连续条件,利用行波叠加的方法,建立均匀管模型、变截面模型和热声网络模型,得到了系统谐振频率随共鸣腔容积变化和谐振管特征尺寸变化的规律。系统谐振频率的变化将引起最佳听音点的位置的移动,进一步起到调节回热器声阻抗的作用。实际热声热机实验研究中,通过改变谐振器特征尺度或结构形式调节系统的谐振频率,也是热声热机调试过程中实现自激振荡的主要手段。     

B2功率超声振动系统的电声效率测量

本文用导纳圆图法和谐振导纳计算法，分别对用于超声清洗和塑料焊接的两个振动系统的电声效率进行了测量。结果表明在小信号和功率输出下，其电声效率基本相等。测量误差不超过±１５％。为通过电声效率和电功率测量，确定功率超声振动系统的输出声功率提供了可能途径