專利名稱：超聲波發(fā)生器及其在超聲納米材料制備系統(tǒng)中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聲波裝置，尤其涉及一種超聲波發(fā)生器，以及在超聲納米材料制備系統(tǒng)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
納米材料制備過程中為了使各種組分混合均勻，產(chǎn)生納米級的分散效果，加速化學(xué)反應(yīng)，以及促進(jìn)乳化作用等經(jīng)常會用到超聲波發(fā)生器。申請?zhí)枮?3212829. 7的實(shí)用新型專利公開了一種自動頻率跟蹤功率超聲波發(fā)生器，包括有直流電源、脈沖信號產(chǎn)生電路、開關(guān)功放電路和諧振回路，其特征在于a.諧振回路選用具有阻抗變換，電能傳輸和匹配電感三重作用的匹配變壓器B與換能器G相接構(gòu)成；b.諧振回路輸出的功率取樣信號連接到相位比較電路與脈沖信號產(chǎn)生電路輸出的1/4時鐘脈沖信號進(jìn)行相位比較，再將比較后的誤差信號連接到脈沖信號產(chǎn)生電路的輸入端，控制1/4時鐘脈沖信號頻率自動跟隨在換能器獲得最大功率的諧振頻率上；c.脈沖信號產(chǎn)生電路與開關(guān)功放電路之間連接有過流保護(hù)電路和功率管電流自動調(diào)節(jié)電路。其技術(shù)方案雖然實(shí)現(xiàn)了頻率自動跟蹤，花費(fèi)15W的功率輸出就能獲得比200W普通功率超聲波發(fā)生器具有更好效果。但這種儀器運(yùn)用到超聲納米材料制備系統(tǒng)中存在以下問題制備過程中受金屬液體溫度等外界條件的變化，當(dāng)機(jī)械負(fù)載變化時，會引起系統(tǒng)參數(shù)變換，整個系統(tǒng)處于不可控狀態(tài)，儀器輸出頻率自動跟蹤，換能器功率隨之變化，聲場不均勻， 液體分布不均，從而不能符合納米材料制備需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種超聲波發(fā)生器，使超聲波處于可控狀態(tài)，達(dá)到聲場分布均勻，力度可控，從而更適用于超聲納米材料制備系統(tǒng)當(dāng)中。本發(fā)明是這樣的實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明超聲波發(fā)生器，包括主控單片機(jī)、功率放大模塊、匹配網(wǎng)絡(luò)、超聲換能器、移動終端、集中控制單元、熱保護(hù)模塊和液位保護(hù)模塊。主控單片機(jī)1作為主控芯片，在相關(guān)保護(hù)正常情況下接受移動終端5或集中控制接口 6或自身內(nèi)部命令向功率放大模塊發(fā)出超生功放的驅(qū)動信號，驅(qū)動功率放大模塊2。功率放大模塊包括第一采樣模塊、第二采樣模塊和三相整流單元。第一采樣模塊對功率放大模塊的輸出電流和電壓值進(jìn)行運(yùn)算、采樣，并將結(jié)果傳輸至主控模塊；匹配模塊的輸出端與第二采樣模塊電連接，所述第二采樣模塊對匹配模塊的輸出電流、電壓進(jìn)行數(shù)字采樣，并將采樣結(jié)果傳輸至主控模塊；從而對其進(jìn)行頻率跟蹤。功率放大模塊根據(jù)驅(qū)動信號把三相整流單元整流出的工頻電源變換成超聲電源后向匹配網(wǎng)絡(luò)的變換變壓器輸出，變換變壓器把超聲源變換成超聲功率信號經(jīng)過電感匹配單元和電容匹配單元向超聲換能器輸出，驅(qū)動超聲換能器產(chǎn)生大功率超聲波以達(dá)到清洗效果。主控單片機(jī)在不斷發(fā)出超聲功放的驅(qū)動信號同時，采樣功放中1/<2，對其進(jìn)行監(jiān)視、控制和保護(hù)以達(dá)到超聲功率可控目的，采樣匹配網(wǎng)絡(luò)模塊中的諧振效果，達(dá)到控制諧振效果，提高轉(zhuǎn)換效率。熱保護(hù)模塊和液位保護(hù)模塊向主控單元發(fā)出信號，主控單元對接受的到信號進(jìn)行處理已達(dá)到保護(hù)作用以提高壽命；移動終端與主控單片機(jī)進(jìn)行通訊在移動終端上顯示工作情況；集中控制單元向主控單片機(jī)送出命令，兩個模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。本發(fā)明技術(shù)方案的效果其一為高速單片機(jī)進(jìn)行頻率、功率、相位的高速精確可靠控制并實(shí)現(xiàn)與外圍集中控制模塊進(jìn)行接口通訊；其二為利用三相整流實(shí)現(xiàn)大功率超聲輸出；其三為在匹配網(wǎng)絡(luò)輸出端進(jìn)行采樣檢測，調(diào)整諧振效果提高轉(zhuǎn)換效率；其四為在功率放大模塊中采樣，控制功率近而保護(hù)設(shè)備；其五為在初始狀態(tài)為匹配換能器提供電容電感微調(diào)匹配。


圖1為本發(fā)明超聲波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說明。參見圖1，本發(fā)明超聲波發(fā)生器，包括主控單片機(jī)1、功率放大模塊2、匹配網(wǎng)絡(luò)3、 超聲換能器4、移動終端5、集中控制單元6、熱保護(hù)模塊7和液位保護(hù)模塊8。主控單片機(jī)1作為主控芯片，在相關(guān)保護(hù)正常情況下接受移動終端5或集中控制接口 6或自身內(nèi)部命令向功率放大模塊2發(fā)出超生功放的驅(qū)動信號，驅(qū)動功率放大模塊2。功率放大模塊2包括第一采樣模塊21、第二采樣模塊22和三相整流單元23。功率放大模塊2根據(jù)驅(qū)動信號把三相整流單元23整流出的工頻電源變換成超聲電源后向匹配網(wǎng)絡(luò)3的變換變壓器31輸出，變換變壓器31把超聲源變換成超聲功率信號經(jīng)過電感匹配單元32和電容匹配單元33向超聲換能器4輸出，驅(qū)動超聲換能器4產(chǎn)生大功率超聲波以達(dá)到清洗效果。主控單片機(jī)1在不斷發(fā)出超聲功放2的驅(qū)動信號同時，采樣功放中1/<2，對其進(jìn)行監(jiān)視、控制和保護(hù)以達(dá)到超聲功率可控目的，采樣匹配網(wǎng)絡(luò)模塊3中的諧振效果，達(dá)到控制諧振效果，提高轉(zhuǎn)換效率。熱保護(hù)模塊7和液位保護(hù)模塊8向主控單元1發(fā)出信號，主控單元對接受的到信號進(jìn)行處理已達(dá)到保護(hù)作用以提高壽命；移動終端5與主控單片機(jī)1進(jìn)行通訊在移動終端 5上顯示工作情況；集中控制單元6向主控單片機(jī)1送出命令，兩個模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
權(quán)利要求
1.一種超聲波發(fā)生器，其特征是包括主控單片機(jī)、功率放大模塊、匹配網(wǎng)絡(luò)、超聲換能器、移動終端、集中控制單元、熱保護(hù)模塊和液位保護(hù)模塊；主控單片機(jī)作為主控芯片，在相關(guān)保護(hù)正常情況下接受移動終端或集中控制接口或自身內(nèi)部命令向功率放大模塊發(fā)出超生功放的驅(qū)動信號，驅(qū)動功率放大模塊；功率放大模塊根據(jù)驅(qū)動信號把三相整流單元整流出的工頻電源變換成超聲電源后向匹配網(wǎng)絡(luò)的變換變壓器輸出，變換變壓器把超聲源變換成超聲功率信號經(jīng)過電感匹配單元和電容匹配單元向超聲換能器輸出，驅(qū)動超聲換能器產(chǎn)生大功率超聲波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波發(fā)生器，其特征是還包括熱保護(hù)模塊和液位保護(hù)模塊，所述熱保護(hù)模塊和所述液位保護(hù)模塊向所述主控單元發(fā)出信號，所述主控單元對接受的到信號進(jìn)行處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波發(fā)生器，在超聲納米材料制備系統(tǒng)中的應(yīng)用。
全文摘要
一種超聲波發(fā)生器，其特征是包括主控單片機(jī)、功率放大模塊、匹配網(wǎng)絡(luò)、超聲換能器、移動終端、集中控制單元、熱保護(hù)模塊和液位保護(hù)模塊；主控單片機(jī)接受移動終端或集中控制接口或自身內(nèi)部命令向功率放大模塊發(fā)出超生功放的驅(qū)動信號，功率放大模塊把超聲電源向匹配網(wǎng)絡(luò)輸出，變換變壓器把超聲源變換成超聲功率信號經(jīng)過電感匹配單元和電容匹配單元向超聲換能器輸出，驅(qū)動超聲換能器產(chǎn)生大功率超聲波。本發(fā)明超聲波發(fā)生器能產(chǎn)生均勻聲場，使液體分布均勻，從而符合納米材料制備的需要。
文檔編號G10K11/18GK102214461SQ201010144158
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者趙東方 申請人:趙東方