资源描述：
《超声换能器电感电容匹配电路的改进.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第27卷第3期压电与声光Vol.27No.32005年6月PIEZOELECTRICS&ACOUSTOOPTICSJun.2005文章编号:1004-2474(2005)03-0257-03超声换能器电感电容匹配电路的改进郭建中,林书玉,高伟(陕西师范大学物理学与信息技术学院,陕西西安710062)摘要:在研究压电超声换能器电感电容匹配电路原理的基础上,分析换能器工作时,由于温度等环境因素变化而引起的各项电性能参数的改变及对匹配电路电抗性质的影响规律。提出调整其中部分匹配电容为变容二极管的方法,减小匹配电路电抗性质受到的影响,由此得到一种在一定变化范围内适应能力较强,在固定频率要求
2、下应用于功率超声的电端匹配电路,理论分析及实验证明该法可行。关键词:超声换能器;电匹配;优化设计中图分类号:TB552文献标识码:AAModificationofMatchingCircuitforUltrasoundTransducerGUOJian-zhong,LINShu-yu,GAOWei(CollegeofPhysicsandInformationTechnology,ShaanxiNormalUniversity,Xi'an710062,China)Abstract:Basedontheresearchofinductancecapacitancematchingcir
3、cuitsofultrasonictransducer,influenceofultrasoundtransducerelectricityparameteronitsmatchingcircuithasbeenstudied.Varicapdiodeisusedasoneofthematchingcapacitanceminimizethechangeofmatchingcircuitisproposed.Anewelectricitymatchingcircuitthathasmoreadaptablecapabilityforademandinginvariablefrequ
4、ency,andexperimentprovesthismodificationisproposed.Keywords:ultrasoundtransducer;electricitymatching;optimismdesign[2]在功率超声应用中,超声发射设备一般由超声最大功率输出条件,所得理想的匹配条件为(式中电信号发生器、电端匹配电路及超声换能器三部分j表示虚数)组成。电端匹配电路的作用是保证超声电信号能高R0=Re,X0=0(1)[1]效地传输给换能器。电感电容匹配电路可以实现[2]较理想的匹配,但由于换能器工作受温度升高等条件变化的影响,其输入阻抗及谐振频率将发生变化
5、,若此时还用不变的参数进行匹配,必然导致电路不匹配,效率变低。对此,本文首先分析换能器几个电参数(如C0、R1、L1和C1的)改变对匹配电路的影图1超声发生器原理框图响规律,然后提出改进电路,实现电感电容匹配电路Fig.1Theprincipleofultrasoundgenerating的最优化。图2为电感电容匹配电路的电原理图。L、C分1电感电容匹配电路的原理别为匹配电感和电容,该匹配电路的总阻抗为图1为超声发生器原理框图。其中,Z0=R0+R1Ze=Re+jXe=222+jX0为电激励发生器的输出阻抗,X0为其电抗,当Z01+XS(C+C0)R12=R0时为纯阻性。Ze=Re
6、+jXe为换能器加匹配网XSR1(C+C0)jXSL-222(2)1+XS(C+C0)R1络后的输入阻抗,Xe为其电抗。换能器是一个抗性元件,其输入阻抗为Zt=Rt+jXt,Xt为其电抗。根据式中XS=1/L1C1为换能器的串联角频率。此电收稿日期:2003-12-08基金项目:陕西省自然科学基金资助项目(2004A08);陕西师范大学校级重点科研基金资助项目(995209)作者简介:郭建中(1967-),男,陕西人,博士生,主要从事超声学,应用声学等方面的研究工作。258压电与声光2005年2路的理想匹配条件为1XSR1(C+C0)jXSL--222(9)R1XSCd1+XS(C
7、+C0)R1R0=Re=222(3)1+XS(C+C0)R1其电路的理想匹配条件为2XSR1(C+C0)R1X0=Xe=XSL-222=0(4)R0=Re=222≈R1(10)1+XS(C+C0)R11+XS(C+C0)R12因此,调整L和C的值可以实现理想的静态匹1XSR1(C+C0)X0=Xe=XSL--222≈配。XSCd1+XS(C+C0)R112XSL--XSR1(C+C0)=0(11)XSCd若满足Cd<<(C+C0),当XS为几十赫兹时有:12>>XSR
