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超声波振子工作在谐振状态的原因是什么?

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超声波振子工作在谐振状态的原因是什么?

2020-02-20 10:48
  
针对传统超声电源采用模拟锁相电路进行频率跟踪时,存在锁相范围窄、元器件一致性差 、 在负载突变时易失锁等缺点。在此提出了一种将数字 PI 控制器和数字频率直接合成( DDS )技术相结合的复合控制方法,对其设计方法、工作原理进行了阐述。实验结果表明,该方法
可很好地跟踪负载谐振的变化,使开关器件工作在软开关状态,显著地减小了功率器件的开关损耗,提高了电源效率。
  在超声逆变电源的实际应用中,由于换能器发热及负载变化等因素的影响,会使换能器的谐振频率发生漂移,导致声学系统温度升高,功率开关器件处于硬开关状态,逆变器功耗增大并可能烧毁功率器件, 因此对换能器进行频率跟踪是超声波电源的一个关键技术 。频率跟踪电路工作原理为:当压电换能器工作于谐振状态时,换能器两端电压与流过换能器的电流相位基本相同。当换能器处于失谐状态时,其两端电压与电流存在相位差 。
 
  在超声加工中,由于受换能器发热、工具磨损及负载变化等因素的影响, 会使换能器的谐振频率发生漂移,导致振动系统失谐, 这将使声学系统的温度升高,振幅成指数级下降,从而造成恶性循环,这不仅影响加工速度,甚至可能因换能器过热而烧坏。为了保证超声加工的顺利进行, 提出了一种基于直接数字频率合成 - 锁相环( DDS-PLL )的粗精频率复合跟踪控制策略。
 

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