压电式脉冲超声波发生器激励电源的设计.pdf

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1、第23卷第24期电子设计工程2015年12月Vo1．23No．24ElectronicDesignEngineeDec．2015压电式脉冲超声波发生器激励电源的设计姚俊，陈骥，张旭茹，赵晓明(重庆大学生物_32程学院，重庆400044)摘要：针对压电式超声换能器设计了一种性能优越的超声电源。采用dsPIC30F4011单片机作为控制核心，控制各部分电路的执行。采用PWM调制技术，实现超声电源输出频率和功率的可调。电源电路以半桥逆变电路为核心，逆变电路所需工作波形由dsPIC30F40l1以及相应的驱动

2、电路提供。当系统单独工作时。可以利用旋钮对电源功率及频率进行调节。经过测试验证，系统可以输出正确的波形。并且可以进行频率、功率的连续调节及实现频率和功率的实时显示。关键词：压电超声换能器；超声电源；半桥逆变电路；dsPIC30F4011单片机；PWM调制技术中图分类号：TB86文献标识码：A文章编号：1674—6236(2015)24—0056—04DesignofpiezoelectricultrasonicgeneratorpowersupplyYAOJun，CHENJi，ZHANGXu一131，

3、ZHAOXiao-ming(SchoolofBioengineering，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China)Abstract：Asuperiorperformanceofultrasonicpowersuppllyforthepiezoelectricultrasonic~ansducerisdesigned．DsPIC30F4011isusedasthecontrolcoreofthissystem．controllingtheimplementat

4、ionofalpartsofthecircuit．Thepowerand~equencyofultrasonicpowersupplycanbeadjustedusingPWMmodulationtechnology．Theinvertercircuitisthecoreofthepowercircuit．TherequiredoperatingwaveformoftheinvertercircuitisprovidedbythedsPIC30F4011andthecorrespondingdrive

5、circuit．Whenthesystemisworkingalone，the~equencyandpowercanbeadjustedbytheknobs．Afterthetestoftheultrasonicpowersupplycircuit，itverifiedthatthesystemcanoutputthecorectwaveform，andcanadjustfrequencyandpowercontinuously，andcandisplaythefrequencyandpowerlev

6、elinreal-time．Keywords：piezoelectricultrasonictransducer；ultrasonicpowersupply；haft-bridgeinvertercircuit；dsPIC30F4011microcontroler；PulseWidthModulationtechnology随着科学的发展和技术的进步，超声波在工农业生产、字化控制有利于变参数调节调整控制方案只需通过改变程国防建设和人民生活中的应用越来越广泛。超声技术的应用序软件即可方便实现，同时可减少

7、元器件的数目、简化硬件结可以大致分为两类：检测超声和功率超声【l】。其中功率超声是构，提高超声电源的动态响应，从而提高系统的可靠性。超声学的一个重要分支。在国民经济的各个部门发挥了重要1系统总体设计的作用[21。超声电源是为超声换能器提供电能的关键部件．它激励超声电源实质上是一个功率信号发生器，它产生一个与压电超声换能器将超声电源提供的电能转换成机械能。目前探头谐振频率一致的正弦(或类正弦或脉冲信号)，经过功率的超声电源基本是根据换能器进行高度定制化设计，一个电放大后在网络匹配单元里通过阻抗匹配，使输

8、出的最终阻抗源只适用于同一型号的换能器p】。文中提出了一种新型超声为纯阻性，使得大功率电信号激励探头产生机械振动。从而电源的研制方案，系统采用PWM技术实现输出频率的可调产生超声波。性，从而可以匹配不同固有频率的压电超声换能器；本系统系统分为dsPIC30F40l1单片机主控部分和超声电源主同样采用PWM技术实现电源功率的可调，克服了超声电源电路部分。利用dsPIC30F40l1单片机产生PWM调制信号，的负载的阻抗经常变动给超声电源和换能器容易造成损坏