基于DSP的智能多频率阻抗匹配控制系统研究

设计了一种基于DSP的可调磁通式电抗器的智能阻抗匹配系统,通过分析换能器工作过程中的匹配问题,同时对换能器电路模型和匹配原理进行分析,选用了可调磁通电抗器作为可调电感器件。为了支撑阻抗频率匹配模块,以反馈回路中的电流极大值作为控制系统程序的判断依据;锁相环自动在工作过程中锁频,在DSP控制模块程序辅助下,实现动态频率自动跟踪设计。通过实验数据分析表明,超声电源工作时阻抗匹配效率得到了极大地提高。     

电磁超声高压脉冲激励电源设计

为提高电磁超声检测中换能器能量转化效率及缺陷检测灵敏度,研制出一种脉冲和频率可调、高电压、大功率的脉冲激励电源。该设计以SG3525和ARM为核心,采用两次逆变方式,实现升压和负载控制。实验结果表明:该激励电源可以实现250 V高压和1 000 W大功率输出,具有输出稳定、电压可控、频率可调、自我保护等特点,提高了换能器转化效率及缺陷检测灵敏度。     

功率超声换能器导纳特性检测及电端匹配研究

提出了一种利用计算机检测功率超声换能器导纳特性的实验方法，并利用导纳圆法精确、快速地测量超声换能器的谐振点、谐振带宽及其他等效电路参数，在此基础上确定超声换能器的最佳工作点和电端匹配的电感值，使匹配后的换能器获得最大效率，同时输出阻抗最小。     

超声换能器过固有谐振区匹配理论

超声压电换能器是一个能量转换系统,在超声波振动加工中将超声波电源输出的电能转换为机械振动,由于超声压电换能器是一个容性负载,为保证超声电源输出的电能有效地转换为超声压电换能器的机械振动,需要在超声电源和超声压电换能器之间加一个适当大小的电感进行匹配,但超声压电换能器又是一个强非线性时变系统,在不同的工作频率下其阻抗特性以及机械振动特性差别显著,因此如何将超声压电换能器匹配在一个恰当的工作频率,是提高振动加工质量的关键.通过正确选取超声压电换能器的等效电路模型,并对由此推导出的阻抗圆进行深入分析、研究,可以得出:如将换能器工作频率匹配在大于其内部固有谐振频率的某一频段,可以使换能器振幅最大,振动波形质量也最好,是换能器的最佳工作频段,从而提出超声压电换能器"过固有谐振区"匹配理论.试验结果证明该理论正确.     

超声喷丸换能器的高电压阻抗匹配设计

研究了超声喷丸换能器在不同电压下的阻抗特性，设计了针对高电压驱动工况的阻抗匹配方法。首先，采用功率放大器和示波器获取高电压下换能器两端的电压、电流以及相位差，计算得到阻抗特性曲线；其次，以工作频率下的阻抗为基准，计算并联匹配和串联匹配时的电感值，通过对比优选负载电路呈纯阻性的匹配方式，实现有功功率的最大化；最后，将匹配电路结合自制的驱动电源设计了超声喷丸成形驱动系统，利用激光位移传感器对比了匹配前后喷丸枪撞针振幅的变化。结果表明，当以2.6 mH电感串联匹配时测得接入匹配电路后喷丸撞针冲击振幅由2.7 mm升至4.9 mm，验证了所提匹配方法的有效性。     

超声管外测压中发射电路的设计

为有效地激励超声换能器,在分析现有的超声发射电路的基础上,提出了一种利用电感储能产生高功率脉冲的发射电路.该电路以场效应管为开关元件,由电感储能形成高压尖脉冲.实验测得该电路产生的尖脉冲宽度小于1μs,幅度高迭0.1 kV.该电路结构简单,不需提供直流高压,只需5 V单电源供电,安全性高,满足超声管外测压的应用.     

引信激光装定用脉冲半导体激光器电源设计

在引信激光装定系统中，针对引信装定信息时脉冲半导体激光器，电源激光频率可调（PFM）、功率可调（PPM）的要求，结合半导体激光器的工作特性，设计一种以单片机（MCU）为控制芯片，以晶体三极管与场效应管为窄脉冲驱动电路的大功率半导体激光器电源。同时为电源驱动电路设计了DC-DC变换器。其中，激光频率设置为连续可调，激光器的驱动电流6～30A连续可调。该电源已应用于引信激光装定系统中，通过仿真与实验验证，该激光器电源工作正常、性能稳定。     

超声压缩生物质驱动电源的设计

设计了一款应用于生物质压缩领域,以FPGA为控制核心,具有功率可调和频率自动跟踪功能的数字化超声电源。电源硬件电路采用KD301L芯片驱动半桥逆变主电路设计,并对电源设计了人机交互系统。以变步长扫频方法和Verilog HDL语言编写频率跟踪模块,实现电源的数字化频率自动跟踪功能。通过压缩生物质实验表明:电源能很好地驱动生物质压缩设备,并能良好实现功率调节、快速精准扫频和频率自动跟踪功能,其压缩得到压块的致密性比无施加超声更好。该电源能较好地应用于生物质压缩,在生物质压缩领域将具有较为广泛的意义。     

基于FPGA的超声电源设计

对以FPGA为控制核心的超声电源的硬件电路和控制部分进行设计,搭建基于NiosⅡ的SOPC系统,用Verilog语言编写频率跟踪模块,并对电源进行人机交互界面设计,实现了超声电源数字化。对超声电源进行了调试试验,通过输出波形可知,超声电源运行良好,具有良好的工作性能。     

改进匹配追踪法在导波检测信号处理中的应用

提出了基于差分进化算法的改进匹配追踪方法,对超声导波无损检测信号进行处理。选取与超声导波回波信号时频特性相近的高斯调制余弦信号作为匹配原子,利用差分进化算法提高全局参数寻优的计算效率,通过叠加每个匹配原子分量的Wigner-Ville分布得到无交叉干扰项的时频分布。实验检测信号处理结果表明,该方法极大提高了参数搜索效率,通过时频分布特征对比可以有效地从回波信号中实现缺陷辨识。     

一种电磁超声传感器的研制

运用电磁超声检测原理研制了一种电磁超声传感器。为了使激励电源具有多种参数可调、输出功率大等特性,高频脉冲电源使用UCC3895作为信号源,IR2110作为全桥可逆电路驱动芯片。换能器结构采用永磁式磁铁与回折型线圈组合。利用Matlab绘制了铝板中兰姆波频散曲线,通过选取合适的频厚积从而在铝板中激发特定模式的超声波。通过实验证明了该传感器在铝板中能够很好地激发出超声波并且能够接收到信号。     

铝合金铸轧用大功率超声波电源研制

研究了一种具有频率自动跟踪和输出功率恒定及可调功能的功率超声电源,此电源采用单片机控制集成锁相环74HC4046来实现无相差变步长自动频率跟踪,并采用以单片机AT89C51与三相可编程脉冲宽度调制(PWM)集成芯片SA4828相结合的控制技术,达到恒功率及功率可调的目的.此外,该电源系统还具有智能恒压整流的功能.     

用于电磁超声检测系统的宽带匹配电路的设计

电磁超声换能器是一种新型超声波发射接收装置,与传统的压电式换能器相比具有无需声耦合剂、无需对待测物预处理等显著优点。但是该装置换能效率很低,必须通过改善电磁超声电路系统的性能来增加接收信号的强度。为了提高电路系统的能量转换效率,设计了基于传输线理论的电磁超声宽带匹配电路。实验表明:所设计的匹配电路能够使发射电路输出功率增加60%,有效提高了检测系统的整体效率,为电磁超声技术的工程应用奠定了基础。     

基于松耦合旋转变压器漏感的超声波电源的研究

松耦合旋转变压器可用于实现旋转超声加工,为了解决其在变压器初、次级引入漏感的问题,充分利用漏感设计超声波电源。针对壶型磁芯的松耦合变压器,分析得到漏感的计算公式,为定量分析提供基础。利用次级漏感作为匹配电感,加入串-并联电容实现与压电换能器的调谐匹配,使变压器次级负载变为纯阻性,得到了实现匹配的条件。利用初级漏感与开关管的寄生电容谐振实现ZVS,分析了不对称半桥逆变电路的开关过程,得到了实现ZVS的条件。最后通过实验验证该方法可行。     

一种基于MOSFET的晶体管式微细电火花加工脉冲电源的研究

通过对RC式脉冲电源和晶体管式脉冲电源的综合比较,提出一种基于FPGA的晶体管式微细电火花加工脉冲电源,该电源结合FPGA开发板和IR2101专用集成半桥驱动器,驱动半桥式结构的功率MOSFET,电源经实验验证后,在加工精度、效率及表面粗糙度等方面表现良好。经测试,该电源最高频率可达1 MHz,输出脉宽1～101 ms可调,开路电压1～200 V可调,同时结合微细电火花加工的实际需求,可以实现粗、半精、精三种加工形式。     

单振子二自由度超声电机驱动电源

设计了用于平板形单振子二自由度超声电机的驱动电源,并针对驱动电源电流负荷较大,输出功率利用率不高的问题,提出了优化驱动性能的措施.该电源利用压控振荡器产生正弦小信号,经高压及功率放大后得到较高的驱动电压及较大的驱动电流实现电机驱动.根据压电振子等效电路模型及工作特性,采取与超声电机并联电感的方法优化了电源驱动性能.制作了驱动电源样机,并对输出性能及优化效果进行了测试.测试结果表明:设计的电源驱动电压及频率可独立连续调节,可输出理想的正弦信号波形;在49.127 kHz、49.756 kHz两种频率下,接超声电机负载时,最大输出电压分别为176.0 V及171.2 V;超声电机并联1.442 mH电感后,电源驱动电流可减少至原来的7.27％和7.41％,功率因数可提高至0.968和0.9550.得到的结果显示,设计的电源满足超声电机驱动要求,采取的优化措施在减小电源电流负荷及提高电源输出功率利用率方面效果明显.     

一种具有过流保护的数显可调电源模块设计

针对各高职院校电子电路实验箱中电源使用中存在的问题和不足,提出了一种具有过电流保护的、电压可调的、带实时数字显示的独立电源模块设计方案,并且进行了详细的电路设计,设计完成的电源模块能够输出7.5V的交流电压、+5V的直流电压、0-30V可调直流电压,并能够测试实验过程中使用导线的通断,该电源模块能够满足多种实验电路的供电需要,减少实验中由于连接导线带来的故障,提高实验效率。     

ICP发射光谱仪高频电源故障分析

高频电源是电感耦合等离子体发射光谱仪的重要组成部分。由于高频电源处于高压、高频、大功率的工作状态,出现故障的几率较高。本文介绍美国LEEMAN公司PLASMA-SPEC顺序直读电感耦合等离子体发射光谱仪高频电源若干故障分析检修实例。 PLASMA—SPEC ICP发射光谱仪高频电源发生器是由调谐腔振荡器组成的。运用负反馈电路,使炬管能量保持在最佳状态,点火容易,功率稳定,输出功率连续可调。振荡频率为40.68MHz。图1是ICP发射光谱仪高频电源原理图。     

751型分光光度计氢灯稳流电源故障分析和维修

对75l型分光光度计氢灯稳流电源的故障进行了分析,提出一种用普通三端集成稳压电路7805替换稳流电路中可调稳压集成块WA715B的方法,介绍了元件选择和电路调试方法.     

矿用本安型超声测距换能系统电阻抗匹配设计

针对矿用超声测距系统经本质安全化设计后能量转换效率提高以及驱动电压受限的问题,对本安驱动下电能传输匹配的实现和协调展开了研究,设计基于高速光耦升压驱动回路的LRC电阻抗匹配网络以提高能量转换效率,并选取不同匹配参数来降低驱动脉冲波谷电压幅值,进而可在测距性能保持不变的前提下明显降低最低驱动电压。实验结果表明,在测距距离一定时超声测距系统通过LRC电网络阻抗匹配可显著降低超声换能器所需的驱动电压至11 V左右,并有效提高能量转换效率。