磁致伸缩超声换能器驱动电源的研究

《磁致伸缩超声换能器驱动电源的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：TM464密级：UDC：621.3编号：13-080805-M学位论文磁致伸缩超声换能器驱动电源的研究谢宁指导教师姓名：黄文美副教授河北工业大学申请学位级别：工程硕士学科、专业名称：电气工程论文提交日期：2012年12月论文答辩日期:2012年12月学位授予单位：河北工业大学答辩委员会主席：评阅人：2012年12月ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofElectricalEngineeringRESEARCHOFD

2、RIVINGPOWERFORULTRASONICMAGNETOSTRICTIVETRANSDUCERbyXieNingSupervisor:AssociateProf.HuangWenmeiDecember2012河北工业大学工程硕士学位论文磁致伸缩超声换能器驱动电源的研究摘要超声技术已经广泛应用到生产生活中，对超声换能器的需求越来越大。目前常用的超声换能器有两种类型，一种是压电陶瓷材料制作的压电超声换能器，另外一种是磁致伸缩材料制作的磁致伸缩换能器。后者具有结构紧凑、输出功率大、能量密度高等特点，在现代工业、

3、农业、生物医学和军事防御等行业和领域具有非常广阔的应用前景。因此研制高性能的稀土超磁致伸缩超声换能器十分必要，而为换能器提供能量的驱动电源设计生产的相对滞后是阻碍超磁致伸缩超声换能器发展的主要原因。因此，研制新型的高质量的超声磁致伸缩换能器驱动电源，可以有效提高磁致伸缩超声换能器的性能，对生产生活具有重要的意义。本文设计了一种基于DSP控制的具有自动频率跟踪功能的磁致伸缩超声电源。首先对磁致伸缩超声换能器的结构进行了分析，得出了其等效电路，在此基础上，设计一种谐振匹配电路，实现了磁致伸缩换能器负载的良好匹配。基

4、于理论分析和仿真分析的结果，设计出了驱动电源的主电路和基于TI公司DSP芯片TMS320F2812控制电路，电源的逆变部分采用全桥移相控制策略实现高频条件下的零电压软开关技术，控制电路具有频率跟踪功能，利用电气仿真软件SABER建立了采样鉴相仿真模型，得出了仿真结果。本文给出了系统硬件电路的拓扑结构和参数，系统介绍了控制系统的控制流程，编写出了包括主程序和终端服务子程序在内的控制程序。最后本文进行了实验验证，给出了磁致伸缩超声波电源系统的相关实验波形和数据。实验结果证明本文设计的电源有良好的输出特性，在一定范围

5、的负载下较好地实现了频率跟踪使器件得以在谐振频率下工作。关键字：磁致伸缩超声电源，调谐匹配，全桥移相，频率跟踪i磁致伸缩超声换能器驱动电源的研究RESEARCHOFDRIVINGPOWERFORULTRASONICMAGNETOSTRICTIVETRANSDUCERABSTRACTUltrasounictechnologyhasbeenappliedtoeveryaspectofproductionandlife,therequirementtoultrasonictransducerthatcouldtran

6、sformelectromagneticenergyintoultrasonicwaveisbecomingmoreandmore.Atpresent,ultrasonictransducercanbedividedintotwocategories,oneismadeofpiezoelectricceramics;theotheroneismadeofgiantmagnetostrictivematerial.Thelatterhascompactstructure,highoutputpowerandhig

7、henergydensity.Ithasagoodprospectintheindustrial,agricultural,biomedicalandmilitarydefenseindustries.However,theresearchintheultrasonicmagnetostrictivetransducerisinthefledgingperiod.Therefore,thedevelopmentofnewtypedrivingpowerforultrasonicmagnetostrictivet

8、ransducercouldgreatlyimprovethemagnetostrictionultrasonictransducerperformance.Andithasvitalsignificanceforproductionandliving.ThispaperdesignedamagnetostrictiveultrasonicpowercontrolledbytheDig