專利名稱：他激式掃頻超聲波發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超聲波發(fā)生器，尤其是他激式超聲波發(fā)生器。
背景技術(shù)：
超聲波清洗的基本原理是以高頻(超聲頻)機(jī)械振動(dòng)作用于液體中，在液體中產(chǎn) 生數(shù)以百萬計(jì)的微小真空泡，這些真空泡在聲壓作用下大量急速產(chǎn)生，并不斷猛烈爆炸，產(chǎn) 生強(qiáng)大的沖擊壓力和負(fù)壓吸力，使物體表面的污物剝離，而對(duì)物體本身無損傷。超聲波清洗 對(duì)幾何形狀比較復(fù)雜或帶有各種小孔及盲孔的部位效果更為明顯?，F(xiàn)有的超聲波發(fā)生器結(jié)構(gòu)和工作原理為一個(gè)與220V市電連接的整流及濾波電 路，它向橋式功率放大逆變電路輸出直流電；振蕩及驅(qū)動(dòng)電路則向橋式功率放大逆變電路 中的功率開關(guān)管輸出控制信號(hào)；橋式功率放大逆變電路經(jīng)輸出匹配電路連接到換能器，從 而由換能器將電磁能量轉(zhuǎn)換為超聲波。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種他激式掃頻超聲波發(fā)生器，采用PWM控制能夠顯 著的提高功率輸出及轉(zhuǎn)換效率。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種他激式掃頻超聲波發(fā)生器，包括依次連接的整流 電路、濾波電路、逆變器、功率開關(guān)以及換能器，其特征在于，還包括一個(gè)與換能器相連的 放大電路，其將電壓放大后傳送給比較器；比較器另一個(gè)輸入端同時(shí)與給定電路相連，比較器輸出端連接一運(yùn)算放大器；運(yùn)算放大器輸出信號(hào)給PWM(脈寬調(diào)制)控制器，PWM控制器另一輸入端連接頻率 調(diào)節(jié)，PWM控制器控制電壓，并通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)。本實(shí)用新型他激式掃頻超聲波發(fā)生器的原理是電源提供給控制回路，控制回路 輸出脈沖開關(guān)信號(hào)，推動(dòng)功率放大電路，放大后的開關(guān)信號(hào)經(jīng)升壓并與LC電路匹配，輸出 正弦波并驅(qū)動(dòng)超音波換能器，讓換能器工作在諧振狀態(tài)，輸出較強(qiáng)的超音波機(jī)械振動(dòng)波。換能器，又稱振動(dòng)子，是由壓電陶瓷的壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能(聲波振動(dòng))的 相互轉(zhuǎn)換，并通過聲阻抗匹配的前后輻射蓋塊進(jìn)行放大的器件。超音波清洗換能器一般采 用喇叭型復(fù)合陣子結(jié)構(gòu)(屬蘭杰文振子結(jié)構(gòu))，它由前、后金屬蓋板、壓電陶瓷晶片、預(yù)應(yīng)力 螺桿、電極片、和絕緣套管組成。施加合適的預(yù)應(yīng)力，換能器在大功率、高振幅的條件下具有 良好的機(jī)電轉(zhuǎn)換效率。本實(shí)用新型他激式掃頻超聲波發(fā)生器與固定頻率超聲波發(fā)生器相比，固定頻率超 聲效率僅為5% 25%，以致于用于清洗不得不求助于外部加熱方法。而本實(shí)用新型他激 式掃頻超聲波發(fā)生器超聲振子效果達(dá)85%，對(duì)被清洗對(duì)象基本上沒有盲區(qū)，音波傳遞方向 的峰谷交替明顯減弱，達(dá)到均勻清洗的目的。本實(shí)用新型與自激式超聲波發(fā)生器相比，自激式超聲波發(fā)生器不能及時(shí)跟蹤到諧 振頻率，從而使得整個(gè)超聲波發(fā)生器的工作頻率極不穩(wěn)定。而本實(shí)用新型利用PWM控制器，使換能器始終工作在諧振狀態(tài)，輸出較強(qiáng)的超音波機(jī)械振動(dòng)波。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1為本實(shí)用新型他激式掃頻超聲波發(fā)生器原理示意圖；圖2為本實(shí)用新型他激式掃頻超聲波發(fā)生器換能器兩端的波形示意圖；圖中1整流電路，2濾波電路，3功率開關(guān)，4逆變器，5換能器，6給定電路，7放大 電路，8比較器，9運(yùn)算放大器，10頻率調(diào)節(jié)，IlPWM控制器，12驅(qū)動(dòng)器。
具體實(shí)施方式
參見圖1，圖2。一種他激式掃頻超聲波發(fā)生器，包括依次連接的整流電路1、濾波 電路2、逆變器4、功率開關(guān)3以及換能器5，還包括一個(gè)與換能器5相連的放大電路7，其將 電壓放大后傳送給比較器8比較器8另一個(gè)輸入端同時(shí)與給定電路6相連，比較器8輸出端連接一運(yùn)算放大 器9。運(yùn)算放大器9輸出信號(hào)給PWM控制器11 (本實(shí)施例采用單片機(jī))，PWM控制器11另一 輸入端連接頻率調(diào)節(jié)10，PWM控制器11控制電壓，并通過驅(qū)動(dòng)器12 (本實(shí)施例采用IGBT) 驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)3。本實(shí)用新型他激式掃頻超聲波發(fā)生器工作時(shí)，220V的市電經(jīng)過整流電路1變?yōu)橹?流電，再經(jīng)過濾波電路2輸入功率開關(guān)3，再通過逆變器4轉(zhuǎn)換為交流電，然后形成一個(gè)LC 震蕩電路驅(qū)動(dòng)換能器5，換能器5的電壓反饋經(jīng)過放大電路7傳送給比較器8，經(jīng)過與給定 電路6的比較，信號(hào)再經(jīng)運(yùn)算放大器9傳送到PWM控制器11，同時(shí)外部的頻率調(diào)節(jié)10也輸 入PWM控制器11，PWM控制器11運(yùn)算后，通過驅(qū)動(dòng)器12驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)3。整個(gè)電路形成一 個(gè)閉環(huán)控制電路，保證了換能器始終工作在諧振狀態(tài)，輸出較強(qiáng)的超音波機(jī)械振動(dòng)波，顯著 的提高功率輸出及轉(zhuǎn)換效率。
權(quán)利要求一種他激式掃頻超聲波發(fā)生器，包括依次連接的整流電路、濾波電路、逆變器、功率開關(guān)以及換能器，其特征在于，還包括一個(gè)與換能器相連的放大電路，其將電壓放大后傳送給比較器；比較器另一個(gè)輸入端同時(shí)與給定電路相連，比較器輸出端連接一運(yùn)算放大器；運(yùn)算放大器輸出信號(hào)給PWM控制器，PWM控制器另一輸入端連接頻率調(diào)節(jié)，PWM控制器控制電壓，并通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種超聲波發(fā)生器，尤其是他激式超聲波發(fā)生器。一種他激式掃頻超聲波發(fā)生器，包括依次連接的整流電路、濾波電路、逆變器、功率開關(guān)以及換能器，還包括一個(gè)與換能器相連的放大電路，其將電壓放大后傳送給比較器；比較器另一個(gè)輸入端同時(shí)與給定電路相連，比較器輸出端連接一運(yùn)算放大器；運(yùn)算放大器輸出信號(hào)給PWM控制器，PWM控制器另一輸入端連接頻率調(diào)節(jié)，PWM控制器控制電壓，并通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)。本實(shí)用新型采用PWM控制，能夠顯著的提高功率輸出及轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)B06B1/02GK201644359SQ20102019235
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者何忠義 申請(qǐng)人:上海毅霖環(huán)?？萍加邢薰?br>