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压电换能器自动阻抗匹配系统的设计
资料介绍
压电换能器的电端匹配在功率超声的应用中占有重要地位，传统的静态匹配方式不能适应压电换能器在工作过程中的阻抗变化，目前应用较为广泛的动态匹配方式主要是针对超声电源频率变化的场合，但只达到谐振而未实现变阻功能。在超声治疗设备中，超声电源的输出频率是固定的，需要在固定频率下对压电换能器进行匹配。本文从压电换能器电端匹配的基本原理和要求出发，提出了一种新的自动阻抗匹配的方法，通过在线检测匹配后换能器的阻抗，据此调节匹配网络的参数，同时达到谐振和变阻的功能。 本文在分析了压电换能器的阻抗特性之后，确立了自动阻抗匹配系统的总体设计方案。采用矢量电压电流法和步进电机分别测量换能器的阻抗和调节匹配网络，给出了该方案硬件和软件部分的实现方法。硬件电路由单片机C8051F015、电压电流互感器、有源带通滤波电路、有效值转换电路，外部计数电路、步进电机等组成。文中对各单元电路的结构与功能进行了详尽的介绍，分析了误差来源和改进措施。在软件设计方面，给出了软件的设计思路和实现的功能，全部的程序由C语言完成。实验部分采用标准信号发生器对所设计的电路各部分性能进行了测试，试验结果表明该系统具有较高的测量精度，可以应用在压电换能器的阻抗在线检测中。
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