人的耳朵能感受到的振荡频率在20-20000Hz范围的声波，超过人耳能感受到的声波频率以上的声波叫超声波。超声波有许多应用，有超声波清洗、超声波钻孔、超声波振动等。超声波振动是近几十年兴起的新事物，随着人们对超声波研究的不断深入，应用也日益广泛。 功率超声技术凭其独特的优点在国民经济各部门日益广泛应用。目前超声设备由采用大功率电子管或高频可控硅发展到全控型电子器件。随着新理论、新技术、新器件的不断出现和成熟，超声技术必将充分发挥其优势，在各领域产生更大作用。本文涉及的功率超声系统主要由高频超声波电源和压电振子两部分组成。高频超声波电源为压电振子提供电能，压电振子将电能转为动能。 超声波发生器的种类很多，大致可分为两种类型，机械型和电声型。机械型超声波发生器直接用机械方法使物体振动而产生超声波。常见的机械型超声波都是流体动力式的，即利用每秒几万次的频率断续从喷口喷出，撞击放在喷口前的空腔或簧片，引起共振在媒质中产生超声波。电声型超声波发生器是应用的最广泛的。它是利用电磁能量转换成机械波能量。 本设计采用频率自动跟踪的方式来使超声波换能器处于谐振，满足超声波电源与超声波换能器工作在最佳状态，使得整机达到最佳工作效率。功率检测电路调节脉冲电压的脉宽来改变超声波发生器的输出功率，以实现功率恒定。压控振荡器选用货源充足、价格低廉的TL494，可满足本设计要求。D类功率放大器就是开关功率放大器，选用高耐压的VMOS管，组成半桥电路，VMOS管的驱动采用变压器隔离倒相。由于超声波换能器的特性，超声波清洗机中的匹配电路包含两个：一个是功率匹配，一个是调谐匹配。前者是为了使超声波电源的输出内阻与负载阻抗相一致，采用变压器匹配方法。后者是使换能器呈现纯阻性，采用串联电感的方法。 本文对系统的总体设计方案、硬件和软件设计、单元电路及主要单元电路实验进行了详细地介绍。文章最后应用PSPICE软件对整个系统进行了仿真分析，对理论设计进行修正。结果表明系统设计可行，性能指标基本可以满足设计要求。
上传时间： 2022-06-01
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随着新理论、新器件、新技术的不断出现或成熟，功率超声技术在国民经济各个部门中日益广泛应用。超声波电源为超声波换能器提供电能，超声波换能器将电能转换为动能，完成超声波清洗、防垢除垢等功能。本文主要对高频超声波电源进行了理论分析与设计。 首先对超声波电源基本拓扑结构进行了分析，提出了超声波电源功放电路可以采用的三种方案：半桥功率放大电路、全桥功率放大电路、推挽功率放大电路。通过对比分析了各种方案的优点和缺点，确定了超声波电源功率放大电路的方案。针对超声波电源的具体要求，设计了整流滤波电路，功率放大电路、驱动电路、缓冲电路、功率反馈电路、保护电路。其中，给出了整流滤波电路和功率放大电路的参数计算。 其次对超声波换能器的特性进行了分析，介绍了超声波换能器的串联谐振频率和并联谐振频率。然后对几种常用的匹配网络进行了分析，包括单个电感的匹配、电感-电容匹配、改进的电感-电容匹配，分析了其优点和缺点。 然后由于超声波电源需具有性能高、功率大、成本低的特点，要求能较好适应超声波换能器阻抗变化、频率漂移等所带来的疑难问题。本文介绍了超声波电源几种常见的频率跟踪方案。本文研究的是一种传统的自激式超声波电源，串联谐振频率在20KHz左右，频率跟踪采用负载分压式反馈系统，在以前手动调节电感的基础上，通过在反馈回路添加通过AVR单片机控制数字电感来跟踪超声波换能器的谐振频率，易操作，能稳定运行。 最后在理论设计的基础上，对超声波电源各个组成电路进行了实际制作，在超声波电源与超声波换能器匹配无误、工作稳定后，对有关电路进行了现场试验验证。实验结果表明，该超声波电源具有一定的使用价值。
上传时间： 2022-06-08
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超声波换能器由于负载的变化以及外界环境的变化等因素，导致超声波电源的输出频率与谐振频率不匹配，从而使清洗效果不佳。超声波电源是超声清洗机的核心部分，为实现其高效稳定的工作，需要对其工作频率进行自动跟踪控制。为此，本文设计了基于单片机PIC16F886为控制核心的超声波电源，其额定输出功率为600W，工作频率为20kHz，并实现了对频率的实时跟踪控制。主要研究内容如下： 首先，根据超声波电源的性能指标要求，设计了超声波电源主电路系统，主电路系统由整流滤波电路、逆变电路、匹配电路等单元组成，逆变电路采用全桥逆变拓扑结构，文中对主电路系统进行了详细分析与设计，并采用Multisim仿真软件对主电路系统各个部分进行仿真。 其次，设计了超声波电源频率跟踪的控制方案，该控制方案采用锁相环频率跟踪的控制思路并结合PID控制方法。为此设计了相应的控制软件，采用C语言编写主程序、A/D转换程序、PID控制程序等。 最后，以PIC16F866单片机芯片为控制核心，设计了超声波电源控制系统，主要包括采样电路、驱动电路、单片机外围电路等，分析了其工作原理。并采用Proteus软件对控制系统进行仿真。仿真结果表明，所设计的超声波电源控制系统能实现频率自动跟踪，与超声波换能器相匹配，工作在谐振状态，达到了设计要求。
上传时间： 2022-06-10
上传用户：jason_vip1
功率超声波应用技术已经在清洗、乳化和加工等方面取得可观的成效。超声消洗是功率超声技术最广泛也较成熟的一种应用，并且H益向各行各业渗透。超声波清洗中的压电换能器常因驱动电路的输出频率没有谐振在压电陶瓷片的共振频率上，因而导致压电陶瓷片的Q值下降，损耗加大，继而使得陶瓷片发热，效率减小而发生断裂。因此共振频率是压电陶瓷超声波换能器的一个重要参数，它随负载及工作温度等因素的变化而变化，或随时间的增加而变化，换能器馈电电路能否自动跟踪其共振频率就变得很重要。此外，由于目前市场上的超声波清洗机设备多采用单一频率的工作方式，也就是每套设备只能工作在一个超声频率上，这使得结构复杂的工件得不到充分清洗，同时，由于驻波场的形成，造成清洗盲区，使清洗效果不均匀。本文以半桥变换器为夹心式压电换能器的驱动电路，以脉宽调制器3525为脉冲波产生电路，采用单片机8951，DAC0832D/A转换器及软件技术，设计出具有频率跟踪功能的双频超声波发生器，较好地消除超声波清洗机清洗槽内由驻波引的清洗死角，有效地提高了超声波清洗机清洗效率。实验表明，采用双频超声波清洗方式的超声波清洗机，工作稳定、高效，具有广泛的应用前景.关键词：双频超声波发生器；动态阻抗匹配：超声波换能器；频率跟踪；单片机
标签： 超声波清洗机
上传时间： 2022-06-18
上传用户：wwa875
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。最后通过实验，证明了设计的方案可靠，适应性强，样机不仅具有频率自适应功能，而且能够功率自适应，具有良好的推广应用意义。关键词：超声波发生器、阻抗特性、匹配电路、锁相环、扫频控制、模糊自适应
标签： 超声波发生器
上传时间： 2022-06-18
上传用户：d1997wayne
在液体中发射足够大的超声波能量，液体会产生“空化效应”。“空化效应”是将超声频的振动加到清洗液中，液体内部会产生拉伸和压缩现象，液体拉伸时会产生气泡，液体压缩时气泡会被压碎破裂。超声波清洗的原理就是在清洗液中产生“空化效应”，气泡的产生与破裂产生强大的机械冲击力，用以清除物体表面的杂质、污垢和油腻。超声波清洗机的清洗速度快，可提高生产效率；操作实现自动化，不须人手接触清洗液，安全可靠，且节省人力；微小的气泡可以到达特殊造型的零部件深处，对深孔、细缝和工件隐蔽处亦可清洗干净，所以超声清洗应用更为广泛；清洗效果好，清洁度高且全部工件清洁度一致，实验显示，利用超声波清洗技术，可得到比风吹、浸润、蒸汽和刷子清洗更好的清洗效果。使用超声波达到清洗目的，需要有容器与清洗液、超声波换能器、超声波电源。超声波换能器是产生超声场的部件，超声波电源用以驱动超声波换能器，向其提供能量，使之产生超声场。通常的超声波清洗机是在匹配电路上加占空比为50%的交流方波信号。本设计采用频率自动跟踪的方式来使超声波换能器处于谐振，满足超声波电源与超声波换能器工作在最佳状态，使得整机达到最佳工作效率。功率检测电路调节脉冲电压的脉宽来改变超声波发生器的输出功率，以实现功率恒定。本文结合超声波电源发展的现状，并针对超声波清洗机对超声波电源的具体要求，提出了电源主电路和控制电路基本结构方案。并对电源的主电路和控制电路进行了理论设计和参数估算。设计了整流滤波电路、移相全桥变换器电路、功率控制电路、频率跟踪电路、匹配电路、驱动和保护电路等。文中还介绍了移相全桥的特点，具体分析了移相全桥变换的工作过程，并对移相全桥电路进行了相应的参数设计。文章最后应用PSPICE软件对整个系统进行了仿真分析，对理论设计进行修正。结果表明系统设计可行，性能指标基本可以满足设计要求。
上传时间： 2022-06-18
上传用户：kid1423
在现代信息战中，随着电子对抗技术和装备的不断发展，战场的电磁环境更加恶劣，通信的电子战日益激烈。这就限制了无线电通信在某些特殊的战术背景下的应用。为了保证通信链路的安全顺畅，研究各种适用于军事通信的抗干扰、抗侦收、抗测向技术和寻求适应于这些特定的环境下新的通信方式就显得十分必要。超声波语音通信就是在这样的背景下提出来的。本文首先概略的介绍了AM调制、采样定理、直接数字频率合成等相关的基础理论；接着结合课题的具体要求，提出了基于DDS的基本原理，依托FPGA与单片机相结合的硬件平台来实现AM数字调幅的方案。设计中将软件无线电的思想渗透其中，将原来运用模拟器件构建的电路都通过软件编程的方法来实现，增加了系统的灵活性。其次，对整个系统的硬、软件设计进行了详细的叙述；系统的硬件电路由AM调制电路和功放电路组成，其中，M调制电路包括模拟部分、数字部分、电源部分，它主要完成语音信号与载波信号的数字调幅功能；功放电路是单独的一块电路板，它主要对调幅信号进行功率放大以驱动换能器，从而以超声波的形式将信息发出。而且，还详细分析了各部分硬件电路的设计和工作过程，并给出了相应的电路图。系统的软件设计包括有两个方面内容，一方面是单片机的软件设计，它主要利用IAR Embeded Workbench开发环境，完成系统的界面显示及各种调幅参数的设置；另一方面是FPGA软件的设计，它主要利用Quartusll开发软件，采用VHDL和QuartusII内嵌的图表编辑器的原理图式图形输入法混合编程的方式，编写了各模块单元，在FPGA内部实现了调幅功能。最后，对调制系统进行测试，测试结果表明系统工作性能稳定，基本上达到了预期的设计要求。
上传时间： 2022-06-18
上传用户：sheng199241
声学模块由一系列物理场接口组成，用于模拟流体和固体中的声音传播。在声学模块中，可用的物理场接口包括压力声学接口，声-固耦合接口，气动声学接口，热粘性声学接口和几何声学接口。使用声学模块可以很轻松地求解一些经典的声学问题，例如，声散射场、声衍射、声激发、声辐射，以及声传输，等等。这些问题关系到消声器设计、扬声器结构、吸声器和扩音器的隔声问题，声音方向性评价，例如指向性，噪声辐射问题，等等。声固多物理场耦合可以模拟包含固体和流体产生的声固耦合作用问题。例如，声固耦合模式可以应用于精确的消声器设计、超声压电换能器、声呐技术、汽车制造行业的噪音和机械振动分析。利用COMSOL Multiphysics的强大功能，可以精确分析和设计诸如扬声器、传感器、麦克风和助听器接收器等电声换能器。在声学模块中，可以通过求解线性化势流方程，线性化欧拉方程或线性Navier-Stokes方程来实现气动声学的分析和模拟。这些接口都是用来模拟外部流动和声场的单向耦合问题。主要应用领域包括喷气式引擎的噪音分析、流量传感器，以及包含流动的消声器等。
上传时间： 2022-06-18
上传用户：qdxqdxqdxqdx
1·超声波金属焊接系统介绍1.1系统概述超声波金属焊接系统是由超声波发生器和焊接机架两部分组成的分体式焊接系统。本设备具有结构紧凑、易于安装、操作简便、移动灵活以及便于维护等优点。系统采用具有国内先进水平的超强稳定电子线路的超声波发生器、日本原装进口的高性能换能器和变幅器。超声频率为40KHz，额定输出功率为 800wW，采用日本进口控制器件，用于焊接过程各个参数的精确控制；焊接机架配备有高品质的直线导轨，保证了焊头运动的稳定性，对某种指定工件的焊接参数一旦被设定，无需对设备进行更多的调整，它可以自动、快速、准确、连续地执行焊接过程中，从而极大的提高工作效率。
上传时间： 2022-06-21
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超声波塑料焊接机的工作原理。当超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动， 通过上焊件把超声能量传送到焊区， 由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大， 因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差， 一时还不能及时散发， 聚集在焊区， 致使两个塑料的接触面迅速熔化， 加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅， 所加压力及焊接时间等三个因素，焊接时间和焊头压力是可以调节的， 振幅由换能器和变幅杆决定。这三个量相互用有个适宜值，能量超过适宜值时，塑料的熔解量就大，焊接物易变形；若能量小，则不易焊牢，所加的压力也不能达大。这个最佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm 的最佳压力之积。超声波焊接原理基本原理是利用换能器， 使高频电子能转换为高频机械振动， 超声波焊接是在塑胶组件上，通过二万周/秒（ 20KHZ ）之高频振动，使塑胶和塑料胶和金属而产生一秒钟二万次的高速熟磨擦，令塑胶溶合。按其方式可分为直接与传导二种熔接法。直接熔接： 即先使材质如线或带相互重叠， 固定于塑胶熔接机之夹具上， 让其能量转换器（ HORN）直接在上面产生音波振动效能而熔接。超声波在塑料加工中的应用原理：塑料加工中所用的超声波，现有的几种工作频率有15KHZ，18KHZ ，20KHZ，40KHZ。其原理是利用纵波的波峰位传递振幅到塑料件的缝隙， 在加压的情况下，使两个塑料件或其它件与塑料件接触部位的分子相互撞击产生融化， 使接触位塑料熔合，达到加工目的。
标签： 超声波焊接机
上传时间： 2022-06-21
上传用户：yiyewumian
