超声电源匹配特性的研究

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1、万方数据声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教!J币的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：砬鑫：日期：丞：!竺：』：星论文作者签名：坐垒堕：日期：丞：!竺：墨：芝关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；⑧学校可允许学位论文被查阅或借

2、阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：a盈日期：垫!丝墨：星导师签名：万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文超声电源匹配特性的研究摘要超声加工过程中，往往要在超声电源与振动系统之间设置匹配电路，调谐和变阻是匹配电路的主要作用，占有相当重要的地位。超声电源匹配性能的优劣不仅决定着整个系统能否高效率的运转，还将左右整个设备的技术性能，甚至会影响超声电源及振动系统各器件的使用寿命。然而，由于各种外界因素及超声振动系统自身因数的原因，常常会造成匹配电路不能准确地进行调谐和变阻，造成振动系统输出功率下

3、降，系统效率降低。针对这一现象，本文对匹配电路进行改进和创新。匹配电路分为静态匹配和动态匹配两种方式。对于静态匹配电路，本文选用调节方便、可调电参数多的T型匹配电路。目前关于T型网络的研究仅停留在其结构的调节方式及其作用层面上，并未对各个电参量数值的正确选取做过说明。一般T型匹配电路中电参数的确定是通过换能器自身参数而定的，然后通过分析发现，换能器与整个超声振动系统连接后，由于传振杆、变幅器、支撑架等器件及其连接问题的存在，换能器的动态电阻R，将有较大幅度的变动，而动态电阻R，是确定T型匹配电路最重要的因素。因此，仅考虑换能器自身而忽视振动系统其他器件所设计的匹配电路不能很好地起到调谐

4、匹配的作用，这将会使振动系统在施加动态负载前就处于失谐的状态。此外，对于动态匹配电路，超声振动系统在施加负载后，由于负载的剧烈变动，常常会引起振动的失谐现象。因此，本文主要通过研究静态和动态两种匹配方式来改善超声电源的匹配特性。本文主要研究内容如下：(1)介绍超声加工技术和超声电源的兴起及在当前世界各国的发展状况，并分别介绍了超声电源的三个发展阶段及超声电源在电路匹I万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文配中存在的问题，提出总体的解决的方法。(2)分析超声电源的工作原理及其内部各个模块的工作过程，针对本实验所用超声电源的特性对超声电源内部各个模块电路进行选择，为匹配电路和超声振动系统的

5、分析做准备。(3)根据超声振动系统压电换能器和超声变幅器的工作情况，利用力．电等效模型，推导了压电换能器的等效电路及阻抗圆图，并对换能器等效电路中相关电参数的计算及换能器谐振时的振动频率进行分析说明。(4)针对换能器静态匹配电路中匹配不准确问题，将振动系统其他器件所引起的动态电阻的变化统一进行考虑，利用动态电阻尺，与T型网络电参数间的影响关系及匹配电路的两个匹配条件，重新优化调整T型匹配电路中的三个电参量。(5)利用Multisim软件对超声电源内部主电路的工作进行仿真分析，验证仿真结果与理论计算是否相一致。将优化后的T型匹配电路接入换能器等效电路并进行仿真，验证优化后T型匹配电路在动

6、态电阻尺，变化时的匹配效果。(6)用阻抗分析仪实际测量振动系统负载变化时引起的等效电路中电参数的变化，将建立好的T型匹配电路和动态调谐匹配电路实物接入超声振动系统，利用示波器验证其实际匹配效果。关键词：超声电源，匹配电路，谐振，动态电阻万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文RESEARCH0NMATCH玎ⅪGCHARACTERISTICSOFULTRASONICPOWERSUPPLYABSTRACTIntheprocessofultrasonicmachiIling，thematchingcircuitneedstobesetupbe铆eentheultrasonicpowerandu

7、ltrasonicVibrationsystem．Themainpu印oseof出ematchingcircuitistulledandVariableresistance，itplayaquiteilnportantrole．Theef．fectofmatchingperfo皿anceofultrasonicpowersupplynotonlydecideswhetherthewholeVibrationsystemcanoperatee街c