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超声波发生器控制电路的研究

随着超声波清洗技术的发展,超声波清洗机被越来越广泛的应用到各行各业,逐步替代了传统的清洗方式。然而随着超声波换能器在温度、环境等不定因素的影响下,其硬件材料会发生磨损、老化等状态,随之影响换能器的额定输出工作频率。这一频率的偏移使得超声波发生器的输出频率无法与之匹配,会影响换能器的工作效率,导致清洗效果不佳,严重时甚至损坏换能器。针对这一问题,本文设计了一种基于ARM7架构、输入频率给定可调、输出频率自动追踪的超声波发生器。整个系统由上位机给定频率开始,通过电压调节器将220V 50Hz市电经过单相不可控整流电路、BUCK斩波电路、MOSFET全桥逆变电路、阻抗匹配网络转换为可控的输出信号送入超声波换能器。由锁相环电路对换能器作用的电压电流信号进行持续采集,将结果反馈给STM32主控芯片。主控芯片采用模糊PI自适应控制算法比较反馈结果与给定值,调节输入信号,经驱动电路转换为触发信号后重新作用于单相全桥逆变电路。本文进行了系统电路  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

河北工业大学
河北工业大学

脉博同步超声波治疗仪的研究与开发

超声治疗是将超声波能量作用于人体病变部位,以达到治疗疾患和促进机体康复的目的。近年来,随着电子技术的日益进步,超声治疗技术步入了新的发展时期,超声治疗的应用范围越来越广泛。为了使超声治疗进入寻常百姓家,本设计研究了一种性价比高,针对于家庭用的脉搏同步的小功率超声治疗仪。另外,为了使超声剌激与人体的生理节律相一致,达到一种更好的超声治疗效果,本文首创提出采用先进的微电脑和传感器技术,控制治疗仪输出和人体脉搏同步的超声脉冲的设计方案。这对研发医院用的超声波多探头治疗仪,以及对研究利用超声波进行高能冲击波治癌、体外超声波碎石等奠定了良好基础,具有广阔的应用前景。本文首先介绍了超声波治疗仪在国内外的发展现状、应用情况及治疗机理等,然后在对一些超声设备控制体系分析的基础上,确定了该系统的设计方案。并结合科研课题对脉搏同步超声波治疗仪研制中存在的关键技术问题,进行了研究和设计,最后进行了实验验证与分析。在脉搏控制电路的设计中,本文首先对多种...  (本文共57页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

超声波发生器的研究

自从超声科技问世以来,其发展日新月异,应用日益广泛,已经取得了良好的社会效益和经济效益。但是作为一门综合性极强的交叉学科,超声学研究与应用均起步较晚,技术状况已远远不能满足我国经济事业多领域的需求,广阔的市场前景促使我们加大研究力度。本文首先介绍了功率超声波技术的原理和发展趋势,然后详细分析了超声波设备的组成、关键技术以及设计难点,并采用三种不同的控制方案设计、制作了超声波发生器,分别应用在超声波清洗机和焊接机中。主电路使用集MOSFET和GTR的优点于一身的IGBT作为开关管,构成半桥逆变电路。通过分析超声波换能器的阻抗特性,比较换能器工作在串联谐振频率和并联谐振频率的优劣,介绍了几种匹配方式的特点,设计了匹配电路。控制电路中分别采用了锁相方式、扫频控制方式以及模糊自适应控制方式实现了对超声负载的自动频率跟踪,并且功能完善,配备了软启动、死区调节、限流、过流、驱动自保护和过热保护,有力的保障了系统长时间工作的稳定性和可靠性。最...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

中北大学
中北大学

基于Z源网络的超声波发生器优化设计研究

超声加工技术作为近年材料加工最有效手段之一,对加工精度和功率的要求也是越来越高。本文从理论和实验两方面入手,设计了基于Z源网络的超声波发生器,主要进行了如下工作。(1)阐述了现有超声加工技术和超声波发生器的背景,以及存在的缺点与需要改进的地方,详细分析了超声波发生器和Z源逆变器两者的研究现状,并结合实际发展需求,提出了本文研究的主要内容和技术路线。(2)从超声波发生器的电路结构出发,结合Z源逆变器的电路优化结构,详细分析Z源网络的直通状态和非直通状态,加入Z源网络可以避免死区时间和死区补偿的设置,降低控制难度,并且通过其特殊的工作原理研究其驱动电路中PWM波的调制技术。(3)对超声波发生器主电路进行电路设计分析。确定各个电路能实现的所需功能,使用Altium Designer软件绘制并给出了相应的电路原理图,并对TC4420EPA驱动电路进行设计与优化。(4)对超声波发生器进行Simulink仿真和实验测试。首先,使用Simul...  (本文共73页) 本文目录 | 阅读全文>>

东北大学
东北大学

消除焊接残余应力的超声冲击设备的设计与研究

目前,焊接结构广泛地应用于国民经济的各相关领域中,可以说焊接结构的应用在一定程度上促进了现代工业的发展。然而,由于焊接应力和变形的存在直接影响到焊接结构性能、安全可靠性和制造工艺性。所以它一直是焊接界关注的重要问题之一。超声冲击法是一种焊后改善焊接接头残余应力的新工艺。本文主要针对这种方法所用的超声冲击设备进行研究。超声冲击技术就是利用大功率的超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率冲击金属物体表面,由于超声波的高频、高效和聚焦下的大能量,使金属表层产生较大的压塑性变形;同时超声冲击波改变了原有的应力场,产生一定数值的压应力;使超声冲击部位得以强化。本文在对改善焊接残余应力的超声冲击设备的结构和功能进行分析的基础上,确立了超声冲击设备的整体方案。超声冲击设备由两部分组成:超声波发生器和执行机构。执行机构包括超声换能器、变幅杆和冲击头。超声波发生器应具有产生足够功率及所需频率的交流电的主回路,以及频率跟踪控制系统和输出功率控制系统...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉理工大学
武汉理工大学

智能化大功率超声波发生器的研究

超声波的应用可以分为两大类,一类是用比较弱的超声来采集需要的信息,另一类则是用较强的超声的能量改变材料的状态或性能,称之为功率超声。目前,功率超声已经在国民经济的各个部门发挥了重要的作用,超声清洗技术就是功率超声的一个应用,其发展日新月异。超声波清洗机主要有超声波发生器、超声波换能器和清洗槽三部分组成,超声波发生器的作用是将工频的交流电信号转换为超声频的电信号,用于激励后级的换能器。本文以超声波发生器为研究对象,展开对超声波发生器的主电路系统各参数及频率自动跟踪系统的研究,对提高系统频率自动跟踪精度、性能可靠性很有必要,主要工作内容如下:1.介绍了超声波的基本概念、分类及应用和超声波发生器的国内外研究现状与它的发展过程,并在此基础上引出研究对象:智能大功率超声波发生器。简介了超声波清洗的工作原理。2.主电路系统的研究,主要包括输入整流滤波电路、BUCK直流斩波器、全桥逆变电路、高频变压器等的研究与设计,它们是控制电路的重要组成部...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>