基于35K换能器的超声发生器匹配模块研究

发布时间：2024-03-16 05:22

　　随着工业的进步,科技的发展,加工技术朝着精密甚至是超精密方向发展,加工精度朝着微米、纳米方向发展。提到精密、超精密加工,不可忽视的一门加工技术就是超声加工。而超声发生器作为超声加工系统中的产生源,如何实现与超声换能器的良好阻抗匹配一直是超声发生器研究的重中之重。同时,匹配效果的好坏会直接关系到整个超声加工系统的加工效率和质量,反之也会导致发生器甚至整个加工系统的损坏,增加加工成本。因此,本课题主要针对大功率超声发生器的匹配模块进行电路分析、仿真验证。本课题开展的主要工作:(1)介绍了超声加工技术的出现、发展,且随着加工技术的进步逐渐成为特种加工中重要的一门技术。以超声发生器为切入点介绍了发生器的国内外发展历程和研究现状和以后的发展趋势,提出了发生器在匹配过程中会遇到的问题。(2)介绍了超声振动系统中的核心部分,主要包括超声换能器和变幅杆,并对其分别进行了功能介绍和选型分析。(3)分析了大功率超声发生器的整个主体框架,并对其内部各主要工作模块进行了详细的介绍。在了解各模块的工作原理后,对各模块的工作电路进行了设计,包括了整个电路中元器件的选型以及关键技术的选择,对后续匹配模块的研究起到了...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究背景
    1.3 发生器国内外发展历程及趋势
    1.4 发生器匹配时存在的问题
    1.5 本课题拟开展的主要工作及结构安排
2 超声振动系统
    2.1 超声换能器
        2.1.1 压电换能器的串、并联谐振频率
        2.1.2 压电换能器等效电路
    2.2 超声变幅杆
    2.3 本章小结
3 超声波发生器各模块设计
    3.1 超声波发生器主体设计
    3.2 整流滤波模块
        3.2.1 整流滤波模块分析与设计
        3.2.2 整流滤波电路的元器件设计
        3.2.3 不控整流桥的元件设计
        3.2.4 滤波电容C_d的计算
        3.2.5 Buck斩波器开关管的设计
    3.3 高频逆变模块
        3.3.1 桥式逆变电路
        3.3.2 PWM波形发生电路
        3.3.3 死区时间形成电路
        3.3.4 栅极驱动电路
    3.4 匹配模块
        3.4.1 串联电感匹配电路分析
        3.4.2 匹配电感的参数设计
        3.4.3 高频变压器的设计
    3.5 本章小结
4 超声波发生器匹配模块设计
    4.1 换能器电学模型及特性分析
    4.2 匹配电路的作用
        4.2.1 调谐
        4.2.2 变阻
        4.2.3 滤波
    4.3 匹配电路的种类
        4.3.1 串联匹配电路
        4.3.2 并联匹配电路
        4.3.3 LC匹配电路
        4.3.4 T型匹配电路
    4.4 改进型匹配电路
    4.5 本章小结
5 超声波发生器控制模块设计
    5.1 反馈模块设计
        5.1.1 放大电路
        5.1.2 滤波电路
        5.1.3 电流有效值检测电路
    5.2 控制模块设计
    5.3 人机交互模块设计
    5.4 控制程序设计
        5.4.1 主程序设计
        5.4.2 电流有效值控制程序设计
    5.5 本章小结
6 电路仿真与匹配测试分析
    6.1 发生器各模块电路仿真
        6.1.1 调功整流电路仿真
        6.1.2 死区时间形成电路仿真
        6.1.3 放大电路仿真
        6.1.4 逆变电路仿真
        6.1.5 LC匹配电路仿真
        6.1.6 改进后的LCC匹配电路仿真
    6.2 匹配电路的测试仪器
    6.3 匹配电路测试及结果分析
    6.4 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：3929177