大功率超声换能器匹配技术研究.pdf

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1、第37卷第2期压电与声光Vo1．37NO．22015年04月PIEZOELECTRICS&ACOUST00PTICSApr．2015文章编号：1004—2474(2015)02—0254—04大功率超声换能器匹配技术研究王露，杨靖，王登攀，方鑫，鲜晓军，董姝，张静雯(中国电子科技集团公司第二十六研究所，重庆400060)摘要：在电源与超声换能器间，匹配电路起纽带和桥梁作用。大功率超声系统能否正常工作，取决于匹配电路的设计。该文从大功率超声换能器的阻抗特性和实际工作条件出发，对换能器匹配技术进行了研究，提出了一种电容、电感串、并联结合的匹

2、配电路，以及一种可对匹配电感值进行在线调节的新型电路结构。经过ADS仿真和实际工作验证，大功率超声换能器在这种匹配电路下可长时间稳定地工作，且调试上更方便快捷。关键词：大功率超声；电源；换能器；匹配中图分类号：TM935文献标识码：AResearchonMatchingTechnologyofHighPowerUltrasoundTransducerWANGLu，YANGJing，WANGDengpan，FANGXin，XIANXiaojan，DoNGShu，ZHANGJingwen(26thInstituteofChinaElectr

3、onicTechnologyGroupCorporation，Chongqing400060，China)Abstract：Thematchingcircuitsplaytherolesofligamentorbridgebetweenthepowersupplyandtheultra—soundtransducer．Whetherthehighpowerultrasoundsystemcanworknormallyhighlydependsonthedesigningofthematchingcircuits．Thispaperdis

4、cussesfromtheimpedanceofthehighpowerultrasoundtransducerandtheac—tualworkcondition，studiesthematchingtechnologyofthetransducer，andadvancesaseries—parallelconnectivematchingcircuitwithcapacitanceandinductance．Wealsoadvanceanewcircuitstructurewhichcanadjustthevalueofthemat

5、chinginductanceon-line．ADSemulationandactualworkshowsthatthehighpowerultrasoundtransducercanworksteadilyforalongtimewiththismatchingcircuit，atthesametime，wereducetheworkofdebugging．Keywords：highpowerultrasound；powersupply；transducer；matching0引言率超声换能器的阻抗特性和实际工作环境出发，对换能器匹配

6、技术进行了研究，设计了一种串并联结超声系统一般由驱动电源和换能器两部分组成。驱动电源能提供一定频率和功率的超声频电合的匹配电路，且可对匹配电感进行在线的调节，最能。由于功率超声换能器多采用压电材料作为功能后通过实验进行了验证。元件，与驱动电源间存在阻抗失配，电源信号直接加1换能器频率特性到换能器时，传输效率很低。为解决这一问题，必须如图1所示，压电超声换能器在其谐振频率附在分析和测试超声换能器的阻抗特性的基础上，设近可等效为图中虚线右边的电学模型_】]。其中C。计相应的匹配电路，使换能器的阻抗与驱动电源的为静态电容，它是在远低于谐振频率

7、的频率上测出阻抗相匹配，同时在换能器的工作频点上进行调谐。的换能器电容，是一个真实的电学量。C、L、R为这样，不仅能实现超声波换能器的输出功率最大，热动态电容、动态电感和动态电阻，它们不是真正的电损耗最小，且可最大限度地延长换能器及驱动电源学量，而是从换能器的质量、机械特性和损耗等分别的连续工作时间及工作寿命。因此，在大功率超声系统中在电源与换能器间匹配电路起纽带和桥梁作折算过来的等效参数，一般常测到的C、L、R值用，系统能否正常工作，以及长时问稳定地工作，很是其在谐振频率上的值。C。所在的支路称为静态大程度上取决于匹配电路的设计。本文

8、从分析大功支路，C、L、R所在的支路称为动态支路。收稿日期：2014—05—23作者简介：王露(1985一)，男，重庆璧山人，工程师，硕士，主要从事声学器件、组件的研究。第2期王露等：大功率超声换能器匹配技