面向功率超声振动设备性能评价的声场测量系统研究与实现
发布时间：2021-08-09 08:53
随着我国工业技术水平的提高,功率超声加工技术已经广泛地应用于现代工业中。功率超声振动设备（超声波振子）作为超声加工设备的重要组成部分,如何对其整体性能进行合理评价对于提高功率超声加工的效率有重要意义。目前对功率超声振动设备的性能评价没有一个合理的评价标准,对于不同的超声波振子向来都是依靠手感、凭借经验来使用。本文从声场测量技术出发,针对功率超声振动设备的性能评价展开研究,通过设计实现声场测量系统对功率超声振动设备的性能进行评价,针对功率超声振动设备创造性的提出了声场强度、声场均匀度两项重要的性能评价指标,旨在对超声波振动设备辐射强度和均匀性进行评价,对不同超声波振子的性能划分和科学使用提供依据。超声波声场测量系统主要由声强测量仪表和超声测量传感器构成。系统采用定制超声波感器对超声场信号进行采集,先经过模拟电路对接收到的信号波形进行调整和滤波处理,然后用主控芯片STM32F407的高速A/D模块进行模数转换,通过数字滤波算法和测量算法计算出声强和频率等信息。系统在人机交互设计上,使用液晶显示屏和薄膜按键满足在复杂工业现场的良好交互。在数据存储和通信方面,支持大容量数据存储和串口通信功能。...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空化效应示意图
具头部分放置在反应釜中与加工对象接触进行功率超声加工。在某些特殊的超声加工场合下反应釜还有冷却循环系统、温控系统等。一般超声波反应釜应具有耐高温、耐腐蚀、无环境污染、使用方便等特点[45]，按材质分有不锈钢反应釜、玻璃反应釜、塑料反应釜等。2.3 超声波振动设备在上一小节提到，超声振动系统是超声加工设备的重要组成部分，其主要作用是将超声波发生器输出的高频电流转化为超声波振子工具头部分的机械振动。本小节对超声振动设备做详细介绍和分析。2.3.1 超声振动设备组成超声振动系统作为直接与负载接触的实体，在整个超声加工设备中具有核心地位。它的核心部分由超声波换能器、超声波变幅杆以及超声波工具头组成。另外，在特定的反应釜上，为了固定和安全通常还有法兰和保护外壳等，能长时间运行的超声波振子一般会在顶部安装有风扇用来辅助散热。超声振动设备的整体结构示意如图 2.3 所示。下面针对超声波振子的三大核心部分做详细介绍。
图 3.1 标准水听器实物图和结构示意图另一类是对声场做一般测量的测量水听传感器。标准水听器和测量水听器主要区别是在频率特性、温度以及时间稳定性的不同。目前，标准水听器价格贵，主要应用于超高精度测量和普通测量传感器校准；测量传感器价格相对便宜而且可以根据需求进行定制，主要用于一般测量，在校准后也可以获得较高的量精度。超声波测量传感器的实物图和结构示意图如图 3.2 所示。图 3.2 超声波测量传感器实物图和结构示意图目前用于超声测量的传感器主要是用 PZT 压电陶瓷或 PVDF 压电薄膜材作为敏感元件制作的压电型水听器。敏感材料被切割成圆片放着在金属外壳的
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用于石墨烯制备中超声波频率声强测量的研究[J]. 陈张平,余萌,赵晓东. 仪表技术与传感器. 2017(07)
[2]用于LED驱动器的扩频振荡器的设计与实现[J]. 王慧丽,冯全源. 半导体光电. 2017(01)
[3]声场的直接测量[J]. 潘孙强,陈哲敏,张建锋. 光学精密工程. 2015(11)
[4]基于数字水听器的分布式水下声场测量系统[J]. 邢传玺,朴胜春,宋扬. 传感器与微系统. 2014(12)
[5]功率超声换能振动系统的优化设计及其研究进展[J]. 林书玉,鲜小军. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2014(06)
[6]基于曲线拟合的水声换能器转移阻抗测量[J]. 冯飞,杨博. 中国测试. 2014(03)
[7]新型超声声场测量方法研究[J]. 任坤. 装备制造技术. 2014(03)
[8]利用ARM LPC1112设计LED电子胸牌[J]. 韩春贤,刘兴杰,韩艳君,王阔. 单片机与嵌入式系统应用. 2012(12)
[9]时域有限差分法在超声波声场特性分析中的应用[J]. 周正干,魏东. 机械工程学报. 2010(02)
[10]超声加工技术的发展及其在航空航天制造中的应用潜能[J]. 郑书友,冯平法,吴志军,郁鼎文. 航空制造技术. 2009(13)
博士论文
[1]多项式相位信号的检测和参数估计[D]. 欧国建.重庆大学 2016
硕士论文
[1]超声波声场测量设备的设计与实现[D]. 徐涛.杭州电子科技大学 2016
[2]智能热能表系统设计[D]. 周冬.西安工程大学 2015
[3]超声缝纫机芯的研究与设计[D]. 席维.杭州电子科技大学 2015
[4]大功率超声波振动系统分析与设计[D]. 李双双.杭州电子科技大学 2015
[5]纵弯复合球面超声振动系统的聚焦及强化换热研究[D]. 任坤.河南工业大学 2014
[6]超声波在弹性固体介质中传播的FDTD仿真[D]. 杨晓晴.青岛大学 2013
[7]电导式烧结混合料专用水分仪的研究[D]. 李珍义.东北大学 2013
[8]超声旋压工具头的结构设计及谐振性能研究[D]. 杨飞.中南大学 2013
[9]基于PVDF的低频水听器研究[D]. 李飞.昆明理工大学 2013
[10]超声波换能器特性分析及其电源设计[D]. 陈张平.杭州电子科技大学 2013
本文编号：3331769
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空化效应示意图
具头部分放置在反应釜中与加工对象接触进行功率超声加工。在某些特殊的超声加工场合下反应釜还有冷却循环系统、温控系统等。一般超声波反应釜应具有耐高温、耐腐蚀、无环境污染、使用方便等特点[45]，按材质分有不锈钢反应釜、玻璃反应釜、塑料反应釜等。2.3 超声波振动设备在上一小节提到，超声振动系统是超声加工设备的重要组成部分，其主要作用是将超声波发生器输出的高频电流转化为超声波振子工具头部分的机械振动。本小节对超声振动设备做详细介绍和分析。2.3.1 超声振动设备组成超声振动系统作为直接与负载接触的实体，在整个超声加工设备中具有核心地位。它的核心部分由超声波换能器、超声波变幅杆以及超声波工具头组成。另外，在特定的反应釜上，为了固定和安全通常还有法兰和保护外壳等，能长时间运行的超声波振子一般会在顶部安装有风扇用来辅助散热。超声振动设备的整体结构示意如图 2.3 所示。下面针对超声波振子的三大核心部分做详细介绍。
图 3.1 标准水听器实物图和结构示意图另一类是对声场做一般测量的测量水听传感器。标准水听器和测量水听器主要区别是在频率特性、温度以及时间稳定性的不同。目前，标准水听器价格贵，主要应用于超高精度测量和普通测量传感器校准；测量传感器价格相对便宜而且可以根据需求进行定制，主要用于一般测量，在校准后也可以获得较高的量精度。超声波测量传感器的实物图和结构示意图如图 3.2 所示。图 3.2 超声波测量传感器实物图和结构示意图目前用于超声测量的传感器主要是用 PZT 压电陶瓷或 PVDF 压电薄膜材作为敏感元件制作的压电型水听器。敏感材料被切割成圆片放着在金属外壳的
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用于石墨烯制备中超声波频率声强测量的研究[J]. 陈张平,余萌,赵晓东. 仪表技术与传感器. 2017(07)
[2]用于LED驱动器的扩频振荡器的设计与实现[J]. 王慧丽,冯全源. 半导体光电. 2017(01)
[3]声场的直接测量[J]. 潘孙强,陈哲敏,张建锋. 光学精密工程. 2015(11)
[4]基于数字水听器的分布式水下声场测量系统[J]. 邢传玺,朴胜春,宋扬. 传感器与微系统. 2014(12)
[5]功率超声换能振动系统的优化设计及其研究进展[J]. 林书玉,鲜小军. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2014(06)
[6]基于曲线拟合的水声换能器转移阻抗测量[J]. 冯飞,杨博. 中国测试. 2014(03)
[7]新型超声声场测量方法研究[J]. 任坤. 装备制造技术. 2014(03)
[8]利用ARM LPC1112设计LED电子胸牌[J]. 韩春贤,刘兴杰,韩艳君,王阔. 单片机与嵌入式系统应用. 2012(12)
[9]时域有限差分法在超声波声场特性分析中的应用[J]. 周正干,魏东. 机械工程学报. 2010(02)
[10]超声加工技术的发展及其在航空航天制造中的应用潜能[J]. 郑书友,冯平法,吴志军,郁鼎文. 航空制造技术. 2009(13)
博士论文
[1]多项式相位信号的检测和参数估计[D]. 欧国建.重庆大学 2016
硕士论文
[1]超声波声场测量设备的设计与实现[D]. 徐涛.杭州电子科技大学 2016
[2]智能热能表系统设计[D]. 周冬.西安工程大学 2015
[3]超声缝纫机芯的研究与设计[D]. 席维.杭州电子科技大学 2015
[4]大功率超声波振动系统分析与设计[D]. 李双双.杭州电子科技大学 2015
[5]纵弯复合球面超声振动系统的聚焦及强化换热研究[D]. 任坤.河南工业大学 2014
[6]超声波在弹性固体介质中传播的FDTD仿真[D]. 杨晓晴.青岛大学 2013
[7]电导式烧结混合料专用水分仪的研究[D]. 李珍义.东北大学 2013
[8]超声旋压工具头的结构设计及谐振性能研究[D]. 杨飞.中南大学 2013
[9]基于PVDF的低频水听器研究[D]. 李飞.昆明理工大学 2013
[10]超声波换能器特性分析及其电源设计[D]. 陈张平.杭州电子科技大学 2013
本文编号：3331769
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