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数字化超声波电源系统的研究与设计
资料介绍
本研究来源于国家自然科学基金资助项目----棒形超声换能器的研究(项目批准号:10874123),旨在研究一款数字化、智能化的大功率超声波清洗用电源,以驱动所设计的超声换能器。超声清洗因其清洗效果好、效率高、速度快、易于实现自动化等优点,在电子、化工、机械和医药等诸多领域得到了广泛的应用。
本研究主要内容包括：⑴在对换能器的阻抗特性进行研究和分析的基础上,从理论上论证了采用电压与电流的相位差作为频率跟踪系统控制参数的可行性。⑵采用直流开关电源及现代逆变技术,设计制作了超声波电源的主电路,并对电路进行了调试。⑶采用硬件和软件相结合的方法,设计了基于压控振荡器和单片机的PWM信号发生器。该方法实现了超声波电源的数字化控制,同时保证了逆变输出信号的频率分辨率。⑷研究了超声电源的频率自动跟踪问题。采用相位差控制的方法,设计了一种由硬件电荷泵鉴相器、压控振荡器LTC6900、低通滤波器和单片机构成的新型锁相环控制电路。实验结果表明,该电路工作稳定,具有较好的频率跟踪效果。⑸针对单频超声清洗时因驻波产生清洗盲区进而造成清洗不均匀的问题,采用积分电路输出的三角波作为振荡器的控制信号,设计了扫频工作模式。实验表明,扫频清洗能够使声场均匀化,提高了清洗效果。⑹在理论分析与设计的基础上,对设计的电路进行了实际制作,并通过实验对各设计进行了验证。结果表明,该超声波电源工作可靠,动态调节性能良好,具有很高的实际应用价值。
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