基于DSP的超聲波轉(zhuǎn)換能器跟蹤系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著超聲波換能器在各行各業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，目前超聲波換能器諧振頻率和輸出功率的自動跟蹤是超聲波換能器需要解決的兩個問題。由于超聲波換能器工作時有一個固定的工作頻率，只有在這個固定頻率下工作效率才會最高。然而在實際應(yīng)用操作過程中，隨著周圍溫度濕度的變化以及自身的老化等因素使得超聲換能器的工作頻率可能會發(fā)生顯著變化，從而引起自發(fā)熱和輸入功率的變化，導致系統(tǒng)運行不穩(wěn)定以及效率降低。同時超聲波換能器隨著負載的變化，輸出功率也隨著不斷變化，超聲

2、波換能器能夠高效的完成任務(wù)，就需要輸出功率跟給定的功率始終保持一致。因此，開發(fā)一種能夠自動跟蹤諧振頻率和輸出功率的跟蹤系統(tǒng)，對換能器高效穩(wěn)定運行具有深遠的意義。
　　本文首先分析了超聲波換能器工作在諧振頻率附近的等效電學電路，并且進行阻抗特性和電氣匹配分析，通過理論推導得到超聲波換能器是否需要電氣匹配的判斷依據(jù)。然后基于全橋逆變電路，通過該變PWM驅(qū)動信號的頻率和移相角來實現(xiàn)頻率和功率調(diào)整。
　　將PI控制算法運用到超聲波換

3、能器跟蹤系統(tǒng)中，目前頻率的跟蹤控制基本上都是通過鎖相環(huán)等純硬件電路來實現(xiàn)的。相對于硬件跟蹤靈活度不夠，軟件就體現(xiàn)出了優(yōu)勢。對于頻率跟蹤控制，將電壓與電流的相位差作為PI反饋控制量來實現(xiàn)跟蹤;對于功率跟蹤控制，傳統(tǒng)的方法將輸出功率作為反饋量進行跟蹤控制，本文將輸出電流作為模糊PI反饋控制量來實現(xiàn)功率跟蹤，省去了計算功率的環(huán)節(jié)，提高了閉環(huán)控制的快速性和穩(wěn)定性。
　　然后在LabVIEW仿真環(huán)境下搭建仿真模型驗證了超聲波換能器頻率和功率