压电换能器在谐振频率附近的等效电路仿真及实验研究.pdf

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1、《电加工与模具)2014年第1期设计·研究压电换能器在谐振频率附近的等效电路仿真及实验研究付美荣，唐勇军，陈猛(1．广东工业大学机电工程学院，广东广州510006；2．上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海200240)摘要：针对压电换能器的串并联谐振频率附近难以确定其最优匹配阻抗参数等问题，采用saber软件对阻抗匹配过程中匹配电感的参数进行仿真分析。以研究匹配电感参数对串并联谐振频率区电流大小及高频变压器次级电流电压相位差的影响。同时，对空载、加载等工况下串并联谐振区进行实验研究与验证。研究结果表明：将匹配电感调至最佳

2、值时，压电换能器的输出电流最大。高频变压器次级电流电压相位差为零；压电换能器在空栽工况下，其工作于串联谐振状态时的性能较好：而在加栽工况下，其工作于并联谐振状态时的性能较好。关键词：压电换能器；并联谐振；串联谐振；阻抗匹配中图分类号：TG663文献标识码：A文章编号：1009—279X(2014)01—0032—04EquivalentCircuitSimulationandExperimentalStudyonPiezoelectricTransducer'sCharacteristicsNearResonanceFrequen

3、cyFuMeirong，TangYongjunlz,ChenMeng(1．GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China；2．ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Forthedifficultproblemsindeterminingtheoptimalparametersduringmatchingimpedanceneartheparallelresonant~equencyofthepie

4、zoelectrictransducer，theparametersofmatchinginductancewereanylyzedimitativelyduringmatchingimpedanceusingsabersoftware．The．effectsoftheinductanceparametersmatchedoneitherlargeorsmalloftheelectriccuttentintherangeofresonantseriesandparallel~equencyandonthedifferenceofp

5、hasebetweencurrentandvoltageinsecondaryofhigh~equencytransformerwerestudied．Andtheexperimentalstudiesandverificationswerecarriedontherangeofseriesandparallelresonant~equencyunderconditionsofno-loadorload．Theresultsshowthatthepiezoelectrictransduceroutputcurentisatitsm

6、aximum，andsecondarysidecurentandvoltagephasedifferenceofhigh~equencytransformer．iszero，whenthematchinginductorwasadjustedtoasuitablesize．Underconditionofnoload，piezoelectrictransducerworkingwithseriesresonantwillhasabetterworkperformance．However，underconditionofload，p

7、iezoelectrictransducerworksefficientlyunderparallelresonancezone．Keywords：piezoelectrictransducer；parallelresonant；seriesresonant；impedancematching在超声波加工、超声波清洗等大功率超声应用高效、安全工作的关键指标，而超声换能器与发生中[】-21．压电换能器的输出功率是决定超声设备能否器之间的匹配电路是影响压电换能器输出功率的关键因素。对于同一个压电换能器而言。匹配电路收稿日期：2013—

8、09—25的主要作用是解决变阻、调谐和滤波等问题。一个基金项目：国家自然科学基金资助项目(51275097)；机械系统与振好的匹配电路不仅能使压电换能器的输出功率达动国家重点实验室开放基金资助项目(MSV一2013—08)；广州市番禺区科技计划资助