锁相式超声振动系统频率自动跟踪的初步研究

在功率超声的应用中，频率自动跟踪技术是需要解决的一个重要课题，是提高超声设备输出功率和效率的重要途径之一，本文阐述了超声换能器在谐振频率附近的电抗特性，由此得出了采用锁相技术进行频率自动跟踪的理论基础，文中详细叙述了锁相工频率自动跟踪系统的是电路结构及工作原理，并用压力模拟负载进行了实验，实验结果表明：系统的跟踪性能能够较好地满足实际要求。     

大功率超声用有源频率自动跟踪系统

在超声加工中,大振幅换能振子的频率漂移是一个多途径在解决的问题。本文介绍的频率跟踪电路利用了运算放大器的函数运算特性,对换能器的传输函数进行补偿,较容易地实现了一个频段上的频率跟踪。     

基于最小电压法的超声换能器谐振频率自动跟踪*

首先分析了最大电流法跟踪超声换能器谐振频率的原理及应用范围。研究了基于由串联电感和并联电容匹配电路下,不同频率时换能器两端电压电流的变化规律。研究表明在串联电感和并联电容匹配电路下发生谐振时,换能器两端的电压最小而电流并非最大。由此形成了采用最小电压法跟踪谐振频率的自动跟踪策略,并给出了该方法的具体实施步骤。论文研究结果为换能器谐振频率的自动跟踪方法提供了新的选择。     

超声振动系统频率自动跟踪的模糊控制算法研究

针对大功率超声应用中,工作频带窄、频率跟踪速度要求快的特点,提出将模糊控制智能算法（Fuzzy Control）和数字频率直接合成技术（DDS）相结合的频率自动跟踪方案,依据经验归纳制定模糊控制器来快速跟踪工作频率,将驱动频率调节至谐振频率附近;随后只采用DDS进行频率的微调节,使得电源频率工作在超声换能器的谐振频率点上。最后,通过在MATLAB软件中对控制算法进行验证,表明本文算法具有可行性,能够实现对大功率超声波电源的频率自动跟踪。     

简易超声波换能器频率测试仪的研究

对超声波换能器频率测试系统进行了探讨，并在此基础上提出了改装设想，分析了所研究的简易超声波换能器频率测试仪的电路原理及实验结果。     

基于压电换能器谐振网络幅频特性的频率跟踪技术

本文分析了压电换能器谐振网络的幅频特性,介绍了利用该特性进行频率跟踪的实现方法,并对眼科白内障超声乳化仪中的超声手柄进行了频率跟踪实验。实验研究表明利用谐振网络的幅频特性,对超声振动系统进行频率跟踪是一种简单、有效、可行的方案。     

夹心式压电换能器的谐振频率跟踪方案设计

分析了夹心式压电换能器的阻抗特性,讨论了基于相位方式的现有跟踪方案的不足,提出了一种新的频率跟踪方案,介绍了实现该方案的电路系统。该方案的特点是:采用先扫频后跟踪的策略,解决了频率范围设定难的问题;增加解锁控制,使得系统在死锁或误跟踪时自动回到频率搜索状态;采用直接数字合成器(DDS)作为频率调整和信号产生的器件,实现了全数字系统,调整方便,精度高;采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)做相位比较和DDS控制,使频率跟踪速度快,并且跟踪精度和速度均可控制。     

差动变量器桥式自动频率跟踪电路

本文阐述一种实用的自动频率跟踪方法——采用差动变量器的桥式目动频率跟踪电路。此方法的忧点是其对换能器电参数的补偿不只在一个频率上,而是在一个频段内。实验表明,自振系统跟踪良好;此外,文中还给出本方法在准D类开关模式功率超声振荡器中的一个应用实例。     

外接LC电路的可调压电换能器的频率特性

压电换能器往往因受到温度与负载的影响,导致其谐振频率、反谐振频率和机械品质因数等特征参数发生变化。通过在压电换能器中设计用于调节的压电陶瓷片,并在调节压电陶瓷片两端外接电负载,可以实现压电换能器的频率调节,修正由于温度和负载导致的频率漂移。基于压电换能器的Mason等效电路,建立外接LC调节电路的压电换能器的谐振频率、反谐振频率模型,分析LC调节电路中调节电感对频率调节特性的影响;通过实验研究外接LC调节电路对可调压电换能器机械品质因数的影响,并验证调节电感对频率调节特性的影响。理论分析和实验研究的结果表明:随着调节电感的增大,调节电容对频率的调节灵敏度提高,可调压电换能器的频率调节宽度拓宽,但也会使压电换能器的机械品质因数降低。合理选择调节电感和调节电容能兼顾频率调节宽度和机械品质因数的要求。此研究可为后续自适应压电换能器的频率调节系统设计提供指导。      

一种直接测量压电换能器串联谐振频率和并联谐振频率的新方法

本文提出了一种利用补偿原理直接测量压电换能器串联谐振频率fs和并联谐振频率fP的新方法一补偿法。在这种方法测量原理的基础上，进行了实际测量，并设计了一种实用的测量电路。采用此方法测量的测量结果与电桥法的结果相符得很好。     

频率自动跟踪超声波电源设计

针对超声波电源工作时负载状态改变,换能系统产生谐振漂移的问题,提出了一种基于STM32的频率自动跟踪超声波电源的设计。电源逆变电路采用带辅助网络的全桥结构,阻抗匹配电路选择了一种改进型的T型匹配网络,应用PWM移相调功技术控制电源的输出功率,通过数字鉴相技术得到电压电流的相位差作为电路谐振状态的反馈信号,结合STM32主控制器进行PI控制,调节PWM波的输出频率使电路始终工作于谐振状态,实现了谐振频率的自动跟踪。最后基于该设计方案,实际制作了一款应用于超声波清洗仪的电源,并通过实验验证了该电源具有输出功率稳定,负载适应性强,输出频率自动跟踪等特点。     

超声焊接全状态频率跟踪算法*

与超声塑料焊接相比，超声金属焊接负载重且变化剧烈，容易导致换能器出现无阻性点状态或者频率误跟踪。现有的频率跟踪方法往往只能在换能器有阻性点的状态下正常工作，在出现误跟踪时也无法自动复位。针对上述问题，本文基于梅森等效电路，推导出一种能够同时适配于谐振频率与反谐振频率，能够自行判断是否误跟踪频率跟踪算法。当换能器处于无阻性点状态时，算法将自动把跟踪目标变为相位差最小点，实现全状态频率跟踪。算法利用三个不同频率及其发波时换能器的电压电流相位进行计算，以此算出理想的频率跟踪步长和方向。最后通过MATLAB对算法进行仿真，验证算法在目标频率发生非线性变化时频率跟踪的效果。结果表明，新算法能够实现误跟踪的自复位和全状态频率跟踪，同时能在启动后10ms以内完成频率跟踪，跟踪精度达0.1hz。     

功率超声设备频率振幅自动控制研究

本文根据差动变量器桥式电路补偿电学臂的原理，采用锁相环（PLL）及模拟乘法器等技术，进行功率超声设备频率振幅自动控制，结果表明，这种控制方法具有频率跟踪范围宽，负载知应能力强及系统性能稳定等功效。     

Experimental study on tracking the state of analog Chua's circuit with particle filter for chaos synchronization

The aim of this Letter is to study by experiment the feasibility of tracking the state of analog Chua's circuit with particle filter for chaos synchronization. The structure of this digital-filter-based synchronization approach is proposed and depicted. The transmitted signals, generated from PSpice simulations and a physically implemented Chua's circuit, get through an additive white Gaussian noise (AWGN) channel to a receiver consisting of an analog-to-digital converter (ADC) and a particle filter (PF). The ADC is used to sample the analog signals and the PF is used to estimate and track the state of the transmitting circuit to obtain synchronized oscillation signals. Experiment results indicate that it is possible to use this approach to synchronize analog Chua's circuit, even if the circuit parameters are not known exactly and time-varying. In addition, the effects of different signal-to-noise ratio (SNR), ADC sampling frequency and PF state sampling time on synchronization performance are also studied for further understanding of this synchronization approach.     

基于单片机的超声冲击装置频率跟踪控制和恒幅控制

对超声波冲击以提高焊接接头疲劳强度的装置进行了研究，研制出一台可用于实际冲击处理的样机。该样机以单片机为核心，采用自适应带通滤波器提取超声换能器工作的基波信号，在此基础上获得电流和电压的相位差，根据相位差用模糊控制方法来实现自动频率跟踪；通过电流控制执行机构的输出端振幅，使之恒定不变，对超声冲击处理的质量进行控制。该装置能够适应超声冲击这种负载变化十分剧烈的场合，并可实现准确的频率跟踪和保证冲击处理的质量及效率。     

Automatic system for dynamic control of resonance in high power and high Q ultrasonic transducers

This paper describes the fundamentals, design criteria and electronic structure of a new frequency control system to keep permanently at resonance high Q ultrasonic transducers whose mechanical resonance band may vary within wide limits under normal operating conditions. The procedure developed is based on keeping constant at its zero value the phase of the motional admittance of the transducer by automatically and instantaneously adjusting the frequency of the driving signal provided by a voltage controlled oscillator. The characteristics of this system, especially the fact that the transducer is not an integral part of the feed-back loop of the oscillatory circuit and the frequency tracking mechanism does not depend directly on the magnitude of the motional variables of the transducer, offer some advantages in construction and performance with respect to the conventional motional positive feed-back systems.     

一种电感数字传感器的循迹小车控制系统设计

针对传统的以红外反射式传感器为主的循迹小车存在受强光干扰不灵敏、循迹线的铺设色差及线宽要求较高的缺点,提出了以单片机为控制器,LDC1000电感数字转换器和外接线圈作为循迹传感器,结合光电测速电路、驱动电路、LCD显示电路等,实现在跑道标识为一根直径为0.9 mm的细铁丝的平面跑道上稳定运行;具备在运行途中检测跑道上的金属片,实现报警和计数功能;具备实时显示小车运行时间、速度和距离的功能;实验证明,该系统集测量精度高、显示直观及工作性能稳定等优点,采用的非接触、无磁体的感应技术对以导体为循迹标识的小车的设计有一定的指导意义。     

捕获电视的精确调焦

介绍捕获电视调焦系统精确调焦的设计与实现.简要介绍了用于ST16160变焦距镜头手动与电动调焦控制的两种方式,调焦系统的组成.着重分析了捕获电视调焦系统基于距离信息,利用软件补偿提高系统跟踪精度的思路及设计方法.该方法成功地应用于Askania电影经纬仪捕获电视调焦系统中,取得了很好的效果.