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(优秀毕业全套设计)超声波发生器与换能器的匹配设计 (优秀毕业全套设计)超声波发生器与换能器的匹配设计

格式:RAR 上传:2025-12-31 05:43:51
型的软磁器件超声波清洗设备,被清洗物件从进料口可传动的不锈钢专用网带送人超声波清洗槽清洗,再经喷淋烘干等工序后出料,实现被清洗物件可直接包装入库。各工序简要说明如下进料物件进料可采用半自动进料或出料物件出料可采用自动收料或手工收料方式,格被清洗物件装入包装盒内。通过上述工序就完成了物件实现利用超声波清洗的全过程。超声波清洗机应用于电镀前处理利用超声波在液体中产生的空化效应,可以清洗掉工件表面沾附的油污,配合适当的清洗剂,可以迅速地对工件表面实现高清洁度的处理。电镀工艺,对工件表面清洁度要求较高,而超声波清洗技术是能达到此要求的理想技术。利用超声波清洗技术,可以替代溶剂清洗油污可以替代电解除油可以替代强酸浸蚀去除碳钢及低合金钢表面的铁锈及氧化皮。超声波清洗技术的应用,可以使许多传统的清洗工艺得到简化,并大大提高清洗质量和生产效率。特别是对那些形状较为复杂边角要求较高的工件更具有优越性。利用超声波清洗技术,还可以在很大的范围内替代强酸强碱的作用,大大减少对和环境的污染,并改善工人的劳动环境,降低劳动强度,对保护生态环境,作出贡献。对几种常见的工件表面状况,用超声波清洗工艺情况简介抛光件表面抛光膏的清洗。般情况下,抛光膏常常采用石蜡调合,石蜡分子量大,熔点较高,常温下呈固态,是较难清洗的物质,传统的办法是采用有机溶剂清洗或高温碱水煮洗有许多弊病。采用超声波清洗则可使用水基清洗剂,在中温条件下,几分钟内将工件表面彻底清洗干净,常用工艺流程是浸泡超声波清洗清水净水漂洗。表面有油及少量锈的冷轧钢板。冷轧钢板表面般有油污或少量铁锈,要洗干净比较容易,但经般方法清洗后,工件表面仍残留层非常细薄的浮灰,影响后续加工质量,有时不得不再采用强酸浸泡的办法去除这层浮灰。而采用超声波清洗并适当的清洗液,可方便快捷地实现工件表面彻底清洁,并使工件表面具有较高的活性,有时甚至可以免去电镀前酸浸活化工序。表面有氧化皮和黄锈的工件。传统的办法是采用盐酸或硫酸浸泡清洗。如采用超声波综合处理技术,可以快捷地在几分钟内同时去除工件表面的油锈并避免了因强酸清洗伴随产生的氢脆问题。综上所述,超声波清洗技术在电镀等行业中会有很广泛的应用前景。近年来诸多电镀厂商采用无锡美洁超声波清洗技术设备,替代电镀线原有的酸碱处理工位获得成功,使电镀件质量及产量较原来有更大提高,并改善了生产环境,取得了良好的经济效益和社会效益。第章超声波发生器与换能器的概述.产生超声波的功率源电路超声波功率源或称发生器是种用于产生并向超声换能器提供超声能量的装置。超声波发生器就其激励方式有两种种是他激式.另种是自激式。如果按末级功放管所采用的器件类型分,又可分四种电子管式超声发生器可控硅逆变式超声发生器晶体管式超声发生器及功率模块超声发生器。电子管式与可控硅逆变式目前基本已淘汰,当前广泛使用的是晶体管式发生器。他激式超声发生器主要包括两部分,前级是振荡器,后级是放大器。般通过输出变压器耦合,把超声能量加到换能器上。而自激式超声发生器是把振荡功放输出变压器及换能器集为体,形成闭环回路,回路在满足幅度相位反馈条件,组成个有功率放大的振荡器。并谐振于换能器的机械共振频率上。所谓谐振问题就是要求发生器的输出信号频率能对在工作中变化的换能器谐振频率进行跟踪,也即称频率自动跟踪。目前常用的频率自动跟踪大致有以下几种方法声跟踪以声耦合方式,从换能器上采集谐振频率的电讯号,然后反馈至前级放大器,使形成自激振荡器。其原理框图如图所示。图声跟踪超声波发生器原理框图由图看出,电路是个闭环系统,电路在通电的瞬间产生个冲击脉冲,此脉冲经预放功放去激励换能器,换能器按自身固有频率振动。从而在反馈的声接收器上可得到相同频率的电讯号。经过电路的移相选频预放及功放再去激励换能器,如果满足振荡器的相位,幅度条件,系统将自激振荡,且振荡频率跟踪在换能器的共振频率上。电跟踪所谓“电跟踪”又称反馈自激式振荡器。大致有以下几种形式.阻抗电桥形式的动态反馈系统阻抗电桥形式的动态反馈系统组成的频率自动跟踪电路其原理如下它是利用电桥平衡原理补偿换能器电学臂的无功与有功分量,借助于差动变量器提取与换能器机械臂振荡电流成正比的反馈电压,使闭环系统在换能器机械共振频率上自振。本方法对换能器电参数的补偿有可能做到与频率无关,因而在较宽频段内跟踪良好。图差动变量器桥式自动频率跟踪电路图图中为差动变量器,正反馈电压,由次级绕组引出初级绕组,与阻抗构成电桥四臂,为换能器阻抗它由机械臂阻抗和电学臂阻抗并联而成,为补偿元件的阻抗。用于补偿电桥的电抗。设则。显然,如满足条件为初级的匝数,电桥获得平衡,次级绕组反馈电压。此平衡条件又可表为即式中分别为和的实部和虚部。系数表示差动变量器初级绕组两部分的匝数比,它等于补偿元件阻抗与换能器电学臂之比。般情况下,流经的电流使电桥失去平衡,次级绕组将感生出正比于换能器机械臂振荡电流的反馈电压式中为振荡器的输入电阻。当系统的自激频率换能器的机械共振频率时,电流。将达最大值。系统反馈最强,反馈电压最大,满足幅度条件,且与同相,也满足相位条件,系统自激在换能器机械共振频率上。假如换能器的机械共振频率因种因素减低了,则。,负载呈感性,的相角为负值,造成滞后于原先的输入电压,系统振荡频率降低从而达到跟踪的目的。差动变量器桥式自动频率跟踪电路优点,在于其对换能器电抗成分的补偿与频率无关,从而保证反馈电压在很宽的频率段内只与机械振荡电流有关,跟踪可靠失调较小负载分压方式的反馈系统这种系统如图所示,图中的整个电路形成闭环迥路.电路在通电的瞬间产生个电脉冲,经功放加至换能器两端,于是换能器受激振动。其振动频率为换能器本身的固有频率,在换能器两端的振荡信号,经分压后送至可调移相器上,再送至功放。当可调移相器调至相位满足自激条件时,系统自激于换能器的固有频率上。换能器谐振频率的微小变化,电路系统均能及时跟踪使工作始终处于最佳状态。图电压反馈振荡器.锁相式频率自动跟踪锁相式频率自动跟踪系统与前两种自激系统相比,电路要复杂得多,但能获得较好的频率自动跟踪性能。因此在超声塑料焊接机的发生器中获得越来越广泛的应用。采用锁相技术进行频率自动跟踪的关键,是如何获得负载电路中电压与电流之间的相位差。压电换能器在谐振频率附近的等效电路如图所示。图中虚线框内为换能器等效回路。为换能器静态电容。为机械阻反映到电端的阻如果忽略机械损耗,即为反映到电端的辐射阻,为动态等效质量反映到电端的值为等效力顺反映到电端的动态电容值。为换能器工作在谐振状态时的并联匹配电感。图压电换能器等效简图该迥路的谐振频率在谐振状态时,换能器两端电压,即电压与电流是同相的。当换能器失谐时,与不再同相,其电抗与频率特性曲线如图所示。图中为串联谐振频率。为并联谐振频率。图谐振点附近电抗与频率特性图图为串联谐振频率附近的相频特性。由图可知,当时电路呈容性,超前,相位差为负当时电路呈感性,超前,相位差为正。当时,电路呈纯阻特性,电流与电压同相位。因此,换能器两端的电压与流过换能器的电流,他们之间的相位差正负大小,代表激励信号的频率与振动系统固有频率之间的关系。所以,若把电压电流相位差信号取出,作为激励振动系统谐振频率变化的控制信号,达到频率跟踪的目的。这就是锁相式频率跟踪的基本原理。图串联谐频附近的相频特性图锁相式频率自动跟踪电路框图图中由相位比较器电压比较器低通滤波器压控振荡器激励放大器,功率放大器电流取样及电压取样等组成。这是个闭环系统。但由于压控振荡器本身可以单独工作。所以,本系统的开环亦能工作。开环时类似于他激式超声波发生器。这与自激式振荡器不样。本系统利用了末级换能器上的电压和电流之间的相位差,经相位比较后,获得相位误差信号,再经低通滤波之后,去控制压控振荡器的输出信号的频率。使之保持与振动系统机械谐振频率致。尽管频率与相位之间有依存变换关系,但两者构成的反馈系统,从控制结果看,是不相同的。频率反馈结果,会导致使输入与输出信号之间的频率差尽可能小,而相位反馈结果使两信号之间相位差尽可能小。
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