基于FPGA的双路超声波电源设计与实现
发布时间：2021-04-09 10:55
超声波电源是用于驱动超声换能器产生超声波的电源装置。近年来,随着超声波的应用领域越来越广泛,对电源装置的功能以及性能也提出了一些新的需求。本文旨在针对超声波电源新型功能需求,设计并实现一款能够应用在不同工作环境下的双路超声波电源,主要工作如下。首先,以控制二维超声振动轨迹为出发点,分析了换能器的驱动原理、换能器输出振动模型、振幅调节方式、二维超声相位控制等问题。同时为保证二维超声中两换能器工作状态一致,设计了二维同步跟频方法。其次,分别对电源的整流滤波电路、逆变电路、驱动电路、换能器匹配电路以及主控电路、采样反馈电路等电路进行了详细设计,给出了模块电路原理图,完成电路中主要芯片与器件的选型,并进行焊接调试。之后进行电源中FPGA控制器的功能开发。包括对全桥逆变驱动波形发生器模块,数字鉴相器模块,数据采样模块,通讯模块等数字电路进行设计与仿真。设计过程不仅考虑了功能的实现,同时也考虑了电路时序的优化设计,保证FPGA内部电路运行时的稳定性。通过内部逻辑资源搭建了NIOS软核,从而采用软件编程的方式实现了一些复杂的控制逻辑。针对对电源工作性能起决定性作用的振幅调节稳定性问题,设计了用于快速...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
小型超声波清洗机（左）与大型超声波清洗机（右）
头切削加工方式以及旋转超声加工方式，即把超声振动加入到旋转工作的工具头上，将传统的超声加工与磨削加工结合在一起[18]。超声加工系统主要由加工机床以及超声振动系统组成，其结构如图1.2所示。超声辅助加工系统超声振动系统加工机床超声电源超声换能器图1.2超声辅助加工系统组成超声振动系统由超声波电源和超声换能器组成。其中换能器采用压电陶瓷制成，利用压电陶瓷的逆压电效应，当压电陶瓷两端外加电场的时候压电陶瓷晶体发生极化的同时产生物理形变，从而产生超声波。换能器法兰变幅杆工具头图1.3超声换能器及其振动系统图1.3中的换能器采用4片压电陶瓷制成。两个电极在其间相间分布，相同
带斜槽的超声变幅杆
【参考文献】：
期刊论文
[1]液相剥离法制备石墨烯进展[J]. 娄昊,秦登雪,汪贞贞,王慧勇. 广东化工. 2019(15)
[2]超声磨削加工机理与装置的研究进展[J]. 黄兴烨,韩佳颖,王延广. 机械设计. 2019(S1)
[3]基于Avalon总线的音频频谱分析系统设计与实现[J]. 姚梦茹,胡永兵,李慧. 计算机技术与发展. 2019(03)
[4]航空先进材料旋转超声椭圆振动加工研究进展[J]. 王健健,张建富,冯平法. 航空制造技术. 2018(21)
[5]并联谐振感应加热电源闭环整流调功控制系统的建模与仿真分析[J]. 邱燕. 江苏科技信息. 2018(28)
[6]Cyclone V FPSoCs平台下嵌入式硬核处理器和FPGA协同设计方法研究[J]. 李宝平. 数码世界. 2018(09)
[7]超声振动加工电源的研究进展[J]. 姜兴刚,朱咸斌,张德远. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2018(03)
[8]基于并联谐振匹配的超声电机阻抗特性[J]. 牛子杰,闫锋欣,孙志峻,朱华,衣雪梅. 振动.测试与诊断. 2018(01)
[9]基于FPGA的亚稳态参数测量方法[J]. 田毅,范毓洋,李哲玮,刘万和,薛茜男. 微电子学与计算机. 2016(10)
[10]1200V碳化硅MOSFET与硅IGBT器件特性对比性研究[J]. 李磊,宁圃奇,温旭辉,张栋. 电源学报. 2016(04)
博士论文
[1]二维椭圆振动辅助加工新方法及其装置的研究[D]. 王荣奇.吉林大学 2017
[2]一种大功率二维超声驱动系统及其振动工作头的研究[D]. 陈明方.东北大学 2015
硕士论文
[1]基于FPGA的超声波清石系统的设计与实现研究[D]. 叶松涛.南昌航空大学 2017
[2]用于清洗的高频超声波电源的研究[D]. 张志恒.北京交通大学 2016
[3]石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁对水中砷的吸附研究[D]. 刘佩佩.华南理工大学 2016
[4]大功率超声波电源及应用研究[D]. 罗杰.华南理工大学 2015
[5]FPGA核心电路CLB的设计与研究[D]. 张健.西安电子科技大学 2015
[6]FPGA内嵌Nios-II软核的技术研究[D]. 沈其磊.华东理工大学 2015
[7]FPGA内数字时钟管理模块的研究与设计[D]. 张振.西安电子科技大学 2014
[8]单激励二维超声振动切削装置设计及其性能的研究[D]. 张雄.河南理工大学 2012
[9]基于DSP的大功率数字化超声波逆变电源[D]. 张善理.江南大学 2011
本文编号：3127499
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
小型超声波清洗机（左）与大型超声波清洗机（右）
头切削加工方式以及旋转超声加工方式，即把超声振动加入到旋转工作的工具头上，将传统的超声加工与磨削加工结合在一起[18]。超声加工系统主要由加工机床以及超声振动系统组成，其结构如图1.2所示。超声辅助加工系统超声振动系统加工机床超声电源超声换能器图1.2超声辅助加工系统组成超声振动系统由超声波电源和超声换能器组成。其中换能器采用压电陶瓷制成，利用压电陶瓷的逆压电效应，当压电陶瓷两端外加电场的时候压电陶瓷晶体发生极化的同时产生物理形变，从而产生超声波。换能器法兰变幅杆工具头图1.3超声换能器及其振动系统图1.3中的换能器采用4片压电陶瓷制成。两个电极在其间相间分布，相同
带斜槽的超声变幅杆
【参考文献】：
期刊论文
[1]液相剥离法制备石墨烯进展[J]. 娄昊,秦登雪,汪贞贞,王慧勇. 广东化工. 2019(15)
[2]超声磨削加工机理与装置的研究进展[J]. 黄兴烨,韩佳颖,王延广. 机械设计. 2019(S1)
[3]基于Avalon总线的音频频谱分析系统设计与实现[J]. 姚梦茹,胡永兵,李慧. 计算机技术与发展. 2019(03)
[4]航空先进材料旋转超声椭圆振动加工研究进展[J]. 王健健,张建富,冯平法. 航空制造技术. 2018(21)
[5]并联谐振感应加热电源闭环整流调功控制系统的建模与仿真分析[J]. 邱燕. 江苏科技信息. 2018(28)
[6]Cyclone V FPSoCs平台下嵌入式硬核处理器和FPGA协同设计方法研究[J]. 李宝平. 数码世界. 2018(09)
[7]超声振动加工电源的研究进展[J]. 姜兴刚,朱咸斌,张德远. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2018(03)
[8]基于并联谐振匹配的超声电机阻抗特性[J]. 牛子杰,闫锋欣,孙志峻,朱华,衣雪梅. 振动.测试与诊断. 2018(01)
[9]基于FPGA的亚稳态参数测量方法[J]. 田毅,范毓洋,李哲玮,刘万和,薛茜男. 微电子学与计算机. 2016(10)
[10]1200V碳化硅MOSFET与硅IGBT器件特性对比性研究[J]. 李磊,宁圃奇,温旭辉,张栋. 电源学报. 2016(04)
博士论文
[1]二维椭圆振动辅助加工新方法及其装置的研究[D]. 王荣奇.吉林大学 2017
[2]一种大功率二维超声驱动系统及其振动工作头的研究[D]. 陈明方.东北大学 2015
硕士论文
[1]基于FPGA的超声波清石系统的设计与实现研究[D]. 叶松涛.南昌航空大学 2017
[2]用于清洗的高频超声波电源的研究[D]. 张志恒.北京交通大学 2016
[3]石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁对水中砷的吸附研究[D]. 刘佩佩.华南理工大学 2016
[4]大功率超声波电源及应用研究[D]. 罗杰.华南理工大学 2015
[5]FPGA核心电路CLB的设计与研究[D]. 张健.西安电子科技大学 2015
[6]FPGA内嵌Nios-II软核的技术研究[D]. 沈其磊.华东理工大学 2015
[7]FPGA内数字时钟管理模块的研究与设计[D]. 张振.西安电子科技大学 2014
[8]单激励二维超声振动切削装置设计及其性能的研究[D]. 张雄.河南理工大学 2012
[9]基于DSP的大功率数字化超声波逆变电源[D]. 张善理.江南大学 2011
本文编号：3127499
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