伴随着生物医学电子学的迅速兴起,手术刀已经从单纯的金属刀片发展为融合现代高科技的手术器具:电凝刀、氩气刀、高频电刀、超声手术刀等。 所谓超声手术刀,是指采用超声能对软组织进行止血切开和凝固的一种外科手术装置,用来代替普通的手术刀来切除人体的病变组织或器官,以达到手术治疗的目的。超声手术刀适用于需要控制出血和最小程度热损伤的软组织进行切开的场合,因此被广泛地应用于外科手术。如今,超声外科手术刀及其衍生的手术器具几乎已进入外科手术的各个专科领域,并成为了外科技术进步的标志之一。 但是,现有的超声手持治疗头因其加工中的选材、装配及工艺要求甚高,稍有误差就不能满足其谐振频率的设计要求而报废;已合格的超声手持治疗头在储存和使用过程中因时效老化、磨损等也易造成该超声手持治疗头偏离其谐振频率而失效或缩短使用时间。 为了避免以上的不足,本文设计了一种精确校准超声手术刀谐振频率的电路装置,该电路通过电反馈自动扫频使超声手持治疗刀头总是工作在谐振状态。而且,对于不同频率段的超声手持治疗头,该电路也能自适应匹配使用。 论文共分为六章。其中第一章为绪论;第二章介绍了超声电源总体解决方案;第三章介绍了系统硬件电路设计;第四章介绍了系统的主板系统电路软件设计与开发;第五章是上位机软件设计和数据分析;第六章是总结与展望。 本文主要内容包括: 1.介绍了超声手术刀的研究背景和其相关技术的国内外发展的状况,简要阐明了超声治疗的原理,超声手术刀的组成结构以及工作原理。 2.设计并制作了基于STC单片机为微控制器的系统硬件电路平台。系统利用单片机控制DDS芯片产生可调频率的电压信号。比起一般的可编程计数器或是定时器电路,DDS芯片输出信号的频率切换变化反应快,精度高;系统以刀头电流信号的大小来检测电路是否到达谐振状态,电路结构简单,对超声刀正常工作影响小;系统通过控制数控工作电源调节电路输出级的工作电压,实现在一定范围内的超声刀电功率输出的任意调节。 3.设计了系统硬件电路平台的控制软件以及上位机人机对话软件。电路平台的控制软件包括变步长谐振频率自动搜索、谐振频率跟踪、超声功率调整、数据上传等功能模块。上位机软件为VB交互界面...
上传时间： 2022-05-30
上传用户：
感应加热技术是20世纪初才开始应用于工业部门的，它通过电磁感应原理和利用涡流对工件进行加热，是制造业和材料加工中的一种重要手段。目前感应加热电源在金属熔炼、铸造、锻造、透热、淬火、弯管、烧结、表面热处理、钎焊以及晶体生长等行业得到了广泛的应用。随着微机技术和IGBT器件的发展，新型中频感应加热电源成为研究的重点。 本文以中频串联谐振感应加热电源为研究对象，采用单片机C8051f300和脉冲输出芯片SG3525相结合的方式，增加了IGBT驱动电路的设计和限频保护电路的设计。实现了感应加热电源的数字化控制，为感应加热电源系统的数字化、信息化、智能化提供了优质、可靠的技术基础。 论文先介绍了感应加热电源的基本原理以及感应加热技术的发展动态。针对30kW/10kHz-30kHz中频感应加热电源的主电路和控制电路进行了设计，然后通过对感应加热电源中的主电路拓扑结构进行分析，比较串联谐振逆变电路与并联谐振逆变电路的优缺点，选择了更适合中频感应加热电源的串联谐振逆变电路。在确定了设计方案后，详细分析了电源的主电路结构并进行了系统各组成部分器件的参数计算和选取。 论文在分析和对比了感应加热电源的各种调功方式后，选择了PWM调功对感应加热电源进行恒流调节。论文是以单片机80C51f330为控制核心的硬件控制平台，包括频率、占空比可调并通过数码管显示、保护电路、驱动电路、显示电路等外围电路。在此基础上编写了相应的程序，完成了样机，并进行了整机调试，可以达到顺利加热。 通过实测波形的分析，实验限频电路可以很好的使电源工作在感性状态，驱动电路的驱动能力很好，增加了系统的安全性。系统硬件电路可靠，程序运行良好。
上传时间： 2022-05-30
上传用户：
NRF24L01是NORDIC公司最近生产的一款无线通信通信芯片，采用FSK调制，内部集成NORDIC自己的EnhancedShortBurst协议。可以实现点对点或是1对6的无线通信。无线通信速度可以达到2M（bps）。NORDIC公司提供通信模块的GERBER文件，可以直接加工生产。嵌入式工程师或是单片机爱好者只需要为单片机系统预留5个GPIO，1个中断输入引脚，就可以很容易实现无线通信的功能，非常适合用来为MCU系统构建无线通信功能。
上传时间： 2022-06-15
上传用户：canderile
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：
【摘要】在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题，例如居民生活用水的供应，饮料、食品加工，溶液过滤，化工生产等多种行业的生产加工过程，通常需要使用蓄液池， 蓄液池中的液位需要维持合适的高度，既不能太满溢出造成浪费， 也不能过少而无法满足需求。因此液面高度是工业控制过程中一个重要的参数， 特别是在动态的状态下， 采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的效果。PID 控制（比例、积分和微分控制）是目前采用最多的控制方法。【关键词】水箱液位； PID 控制；液位控制； Matlab 仿真一．引言在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题， 例如居民生活用水的供应，饮料、食品加工，溶液过滤，化工生产等多种行业的生产加工过程， 通常需要使用蓄液池， 蓄液池中的液位需要维持合适的高度， 既不能太满溢出造成浪费， 也不能过少而无法满足需求。因此液面高度是工业控制过程中一个重要的参数， 特别是在动态的状态下， 采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的效果。本论文利用PID 算法在matlab 中进行仿真并讲解实物搭接效果， 具体如下：1、利用指导书中推导的模型和实际的参数，建立水箱液位控制系统的数学模型，并进行线性化；2、构成水箱液位闭环无静差系统，并测其动态性能指标和提出改善系统动态性能的方法，使得系统动态性能指标满足σ%≤10%，调节器调节阀水槽测量变送出水阀系数＜0.5 秒，静态误差小于2%；3、通过在matlab 编程中求取合适的反馈变量K,然后与仿真模型结合构成最优控制的水箱液位系统，通过图形分析是否满足系统的性能参数；
标签： pid调节控制系统
上传时间： 2022-06-18
上传用户：1208020161
超声波电机（Utrasonic Motor简称USM）是一种新型的微特电机，有别于传统的电磁电机。在本文引言中，说明了USM与传统电磁电机相比的主要优点、基本组成及应用前景，同时说明了开展专用USM的驱动电路研究工作的背景及主要工作内容，作者要完成设计、样品加工及应用三部分工作等，此论文就是这三部分研究工作的总结。首先，根据对驱动电路的要求，结合国内外传统压电马达驱动电路的系统方案，设计出专用超声波电机的驱动电路的系统方案。在本方案中增加了位置检测与归零单元，去掉了频率跟踪单元，采用DSP作为控制单元，整合了电机驱动信号产生、电机选择与启动、位置检测信号处理和特殊信号译码等功能，有利于电路小型化和稳定性。方案具有新颖和独特性。其次，详细介绍了利用仿真与实际调试相结合的方法，完成了推挽逆变电路及升压脉冲变压器的工程设计和调试，着重解决了浪涌及功率开关管保护等问题，注意了变压器绕制工艺与漏感的关系。采用DSP芯片实现了多种控制和软、硬件结合，给出了用C语言编写的程序，重点解决了程序的调试与抗干扰问题。采用独特的数字编码方法，实现了位置检测的结构设计，完成了性能初步调试以及与DSP组成闭环系统，消除电机不断步进引起的空间位置上的积累误差，实现了电机步进误差归零的技术要求。设计了电路工程板图，完成了样机两台的加工和调试工作，与超声波电机进行了匹配调试实验，重点解决了阻抗匹配问题，达到了驱动电路的设计指标，实现了设计、加工、匹配调试三解工作的基本，aCn.coinal最后，根据前一段工作，提出了一些今后工作的意见，特别是工程应用化与集成化方面的研究想法。关键词：超声波电机，驱动电路，DSP，脉冲变压器，位置检测与归等
上传时间： 2022-06-18
上传用户：bluedrops
超声波电源广泛应用于超声波加工、诊断、清洗等领域，其负载超声波换能器是一种将超音频的电能转变为机械振动的器件。由于超声换能器是一种容性负载，因此换能器与发生器之间需要进行阻抗匹配才能工作在最佳状态。串联匹配能够有效滤除开关型电源输出方波存在的高次谐波成分，因此应用较为广泛。但是环境温度或元件老化等原因会导致换能器的谐振频率发生漂移，使谐振系统失谐。传统的解决办法就是频率跟踪，但是频率跟踪只能保证系统整体电压电流同频同相，由于工作频率改变了而匹配电感不变，此时换能器内部动态支路工作在非谐振状态，导致换能器功率损耗和发热，致使输出能量大幅度下降甚至停振，在实际应用中受到限制。所以，在跟踪谐振点调节逆变器开关频率的同时应改变匹配电感才能使谐振系统工作在最高效能状态。针对按固定谐振点匹配超声波换能器电感参数存在的缺点，本文应用耦合振荡法对换能器的匹配电感和耦合频率之间的关系建立数学模型，证实了匹配电感随谐振频率变化的规律。给出利用这一模型与耦合工作频率之间的关系动态选择换能器匹配电感的方法。经过分析比较，选择了基于磁通控制原理的可控电抗器作为匹配电感，通过改变电抗控制度调节电抗值。并给出了实现这一方案的电路原理和控制方法。最后本文以DSPTMS320F2812为核心设计出实现这一原理的超声波逆变电源。实验结果表明基于磁通控制的可控电抗器可以实现电抗值随电抗控制度线性无级可调，由于该电抗器输出正弦波，理论上没有谐波污染。具体采用复合控制策略，稳态时，换能器工作在DPLL锁定频率上；动态时，逐步修改匹配电抗大小，搜索输出电流的最大值，再结合DPLL锁定该频率。配合PS-PWM可实现功率连续可调。该超声波换能系统能够有效的跟随最大电流输出频率，即使频率发生漂移系统仍能保持工作在最佳状态，具有实际应用价值。
上传时间： 2022-06-18
上传用户：
本论文通过对国内外DNC技术发展现状的研究，根据加工车间具体的需要，设计了一种基于工业以太网的嵌入式DNC集成控制系统。文章从DNC系统赖以运行的网络着手，研究并建立了基于工业以太网的车间局域网模式，采用元余星型拓扑结构构建了快速、稳定、抗干扰能力强的局域网环境采用PC104主板，设计了嵌入式DNC智能终端系统，详细说明了DNC网络的配置过程。实现了从RS-232C串行接口到10Mbps以太网接口的转换，支持标准RS-232C接口和具有特殊通信协议的串行通信接口的数据传输，实现了广义DNC功能。研究了加工车间数控系统的数据传输方式，创建了统一的数据传送格式。采用创建的万能输入法，通过操作数控设备的控制面板，实现了异构数控系统的有效集成。通过解剖不同数控系统的通信协议，将软插件技术应用到DNC系统中，针对不同的数控系统，编制不同的驱动程序。通过软件的控制，实现数控系统类型的自动识别和NC程序的自动传输。对硬件进行优化设计，加大了智能终端的存储器容量，深入研究“程序再开，功能，实现了程序续传的快速性和准确性。通过软件设计，解决了多台数控设备同时在线加工的通信竞争问题。
上传时间： 2022-06-19
上传用户：
本文以超音频串联谐振式感应加热电源为研究对象，应用锁相环和PID技术，采用数字信号处理器（DSP）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）联合控制的数字化技术实现感应加热电源的频率跟踪和0~1800自由移相调功，为感应加热电源系统的数字化、信息化、柔性化、智能化控制提供了优质、可靠的技术基础。论文首先介绍了感应加热的基本原理及感应加热技术的发展动态。然后通过对感应加热电源中的主电路拓扑进行分析，比较串联谱振逆变电路与并联谐振逆变电路的优缺点，选择了更适合超音频感应加热电源的串联语振主电路。在确定了设计方案后，详细分析了电源的主电路结构并进行了系统各组成部分器件的参数计算和选取。通过对锁相环原理进行了分析，提出一种基于DSP的数字锁相环（DPLL）的实现方法。论文在分析和对比了感应加热电源的各种调功方式后，选择了移相调功对感应加热电源进行恒流调节。通过两种硬件方案的对比，确定了一种最佳方案，实现了基准臂与移相臂之间移相角的数字控制信号的产生。论文搭建了以TMS320LF2407A为控制核心的硬件控制平台。包括了采样电路、保护电路、驱动电路、显示电路等外围电路。在此基础上编制了系统的程序，完成了样机，并对其进行了整机联调，给出了电源的实测波形。实验结果证明基于DSP的DPLL完全可以胜任超音频的频率跟踪，系统硬件电路可靠，程序运行良好。
上传时间： 2022-06-19
上传用户：20125101110
所设计的多频段小型化天线结构新颖，性能指标优越，与当前国内外研究的大多数同类天线相比保持较小体积，在多频、宽频工作频段上也保持较强的竞争力。其中所设iMonopole，780MHz-1010MHz和1630MHz3900MHz，在高频频段上的提升相当明显，与大多数同类天线相比提升超过100%，除了覆盖GSM，UMTS，LTE的频段外，还覆盖WiMAX的频段，为未来5G通信的多频段融合发展提供有力支撑；所设计多频段小型化PIFA天线，工作频段为680MHz980MHz和1665MHz-2755MHz，覆盖GSM，UMTS，LTE所需的所有频段，同时该天线的小型化指标忧异，其辐射贴片部分的尺寸仅为33mm x mm0.8mm，在当前国内外同类天线中具有相当强的竞争力。这两款天线结构简单，加工成本低，十分适用于5G移动通信移动终端中。最后，设计一款超宽带微带天线。所设计的超宽带微带天线利用新型倒置E型槽，获得了超宽带性能，工作频段覆盖27.6GHz-33.2GHz.采用新的债电方式一半圆渐进馈电，不仅可以改善天线的辐射特性，还能降低阻抗匹配的难度，进而一定程度上简化了天线的设计难度。在天线辐射贴片开有圆角矩形槽，大大的改善了天线的阻抗特性，进一步优化了天线的辐射特性，保证了天线在整个烦段内辐射方向图的稳定性。天线加工简单、成本低，非常适用于5G移动通信的大规模组网。
上传时间： 2022-06-20
上传用户：
