(1)频率自动跟踪
超声系统属于谐振系统,要求电源输出信号的频率必须与换能器谐振频率相同,才能保证换能器工作在稳定状态。然而系统在加工过程中,随着负载及换能器工作温度的变化,换能器谐振频率会发生漂移,易引起系统工作在失谐状态甚至导致系统无法正常工作。所以超声波电源应该具备频率自适应能力,保证系统良好的运行。 【仪器仪表】
(2)功率自适应调节
负载发生变化或者输入电网电压的波动时,超声波电源的输出功率也将随着发生变化,使换能器的机械振动不稳定,从而导致系统工作状态不佳,效率低下,严重的将损坏换能器。因此需要系统具备自动稳定输出功率的功能。 【仪器仪表】
(3)阻抗匹配
在超声波电源研究中,电源与换能器的阻抗匹配问题一直是一个研究的核心问题。换能器等效电路一般呈容性,需要在电源和换能器之间设计阻抗匹配网络,使整个负载系统呈现出纯阻抗,从而提高超声波电源的工作效率。 针对以上提到的三方面内容,国内外研究者进行了大量的实验与研究,国内研究者对超声波电源的研究情况简介如下: 上海交通大学的刘丽晨等人分析了超声波换能器在并联谐振频率和串联谐振附近频率特性,并对比了换能器所驱动的负载分别在空载和带载情况下的换能器阻抗特性曲线,确定采用并联谐振 频率作为换能器的谐振频率,并采用比例积分微分算法实现对换能器并联谐振频率的跟踪,所设计的系统还可实现对输出功率的自适应调节。 【仪器仪表】
河南理工大学的李长有教授研究出一种基于 TMS320F2812 处理器的频率跟踪系统,控制系统依据反馈电路的电压信号和电流信号之间的相位关系,实时调整 DDS电路的频率控制字以调整系统的输出频率,实现索和跟踪换能器的谐振频率的功能。 太原理工大学的王磊等研究者在分析换能器等效电路的基础上,通过采用优化T型匹配电路,降低换能器动态电阻1R 的变化对换能器等效电参数在的影响,其设计的匹配电路大大提高了超声波电源的输出效率,为静态匹配提供了良好的设计方案。 【仪器仪表】
中国电子科技集团公司第二十六研究所的王露等人在研究换能器等效电路时,提出了一种以电容、电感串并联相结合的形式的匹配电路,并对其中的电感采用电感值【仪器仪表】可在线调节的新型电路结构,设计结果显示,在相同的输出功率和换能器下,流过换能器的电流值明显增加。