超声波发生器与换能器的匹配设计
超声波换能器声阻抗匹配
超声波换能器声阻抗匹配
超声波换能器声阻抗匹配是超声波应用中的重要问题。
在超声波传播过程中，声波会从一个介质到另一个介质中传播，这两个介质的声阻抗往往不同。
为了实现最大的能量传递和最小的能量反射，需要进行声阻抗匹配。
声阻抗是指声波在介质中传播时遇到的阻力，它是介质的密度和声速的乘积。
当声波从一个介质传播到另一个介质时，由于介质的声阻抗不同，会产生反射和透射。
如果两个介质的声阻抗不匹配，反射波会增加，透射波会减少，导致能量损失。
为了实现声阻抗的匹配，可以采用不同的方法。
一种常用的方法是使用耦合剂，将超声波换能器和被测物体之间的空气隙填充。
耦合剂可以是液体或者凝胶状物质，能够提高声波的传播效率，减少反射。
另一种常用的方法是使用匹配层。
匹配层是一种具有特殊声阻抗的材料，能够将超声波换能器的声阻抗与被测物体的声阻抗匹配。
匹配层通常是一种特殊的橡胶材料，具有与超声波换能器和被测物体相近的声阻抗。
通过使用匹配层，可以减少反射和能量损失，提高超声波的传播效率。
在实际应用中，超声波换能器的声阻抗匹配对于超声检测和成像的质量至关重要。
如果声阻抗不匹配，会导致信号衰减、图像模糊和
分辨率降低。
因此，声阻抗匹配是超声波应用中需要重视的问题。
超声波换能器声阻抗匹配是超声波应用中的重要问题。
通过合理选择耦合剂或使用匹配层，可以实现声阻抗的匹配，提高超声波的传播效率，从而获得更清晰、更准确的超声检测和成像结果。
这对于超声波应用的发展具有重要意义。
我们应该重视声阻抗匹配问题，不断研究和改进匹配技术，推动超声波应用的进一步发展。
超声换能器的原理及设计
超声换能器的原理及设计超声波换能器是超声波焊接机的高频机械振动源及作用，就是将超声波发生器输出的电能或者磁能转换成相同频率的机械振动，超声焊接机用的换能器，目前有两种，一种是，磁致伸缩型换能器，另一种是压电陶瓷换能器磁致伸缩式换能器，由于效率低，性价比低，还需外加直流极化磁场，因此目前超声焊接机已经很少使用。
压电陶瓷换能器基本原理是建立在晶体材料的压电效应基础上的，这种材料为压电晶体材料，在超声焊接机主要用的是压电陶瓷产量，这种材料在成熟外地发生形变时，在压电陶瓷晶体表面，会出现电荷，晶体内部产生电场，反之，当晶体呈受外电场作用时，金片会发生形变，这种现状称之为压电效应，前者称正电效应，或者称逆电效应。
超声波换能器是超声振动系统的核心部件，超声波换能器设计的好坏，关系到焊接机工作的效率，稳定性及寿命等，在市场上采用大部分的压电陶瓷换能器，按照振动形式区别种类很多，如径向振动模式，纵向复合式振动模式，剪切振动模式，厚度振动模式等。
超声波塑料焊接机工作时加工塑料工件，需要的是高频率的纵向振动。
使得工件的上下模上下高频振动融化焊接层得到焊接效果。
压电换能器的结构：压电陶瓷换能器的结构，由压电陶瓷晶片，电极片，前后盖等组成。
后盖板一般用质量较大的钢制成前盖板由质量轻的，高强度铝合金或者钛合金制造而成，它是利用了压电陶瓷的纵向效应器，陶瓷元件的极化方向，电场方向，机械振动方向，三者一致。
这种换能器称纵向复合振动换能器，它的长度方向尺寸远大于它们的宽度。
图3-1为国内外焊接机常用的政治使用图与结构图，图中两端是两块金属盖板，中间是压电陶瓷元件堆，压电陶瓷一般是纵向极化的带孔圆片，一根应立螺杆，将这三部分紧固在一起着，称为预应力螺杆。
他只陶瓷元件，具有较大的抗压强度，同时在大功率驱动下，陶瓷元件取压缩状态，从而避免膨胀所造成的破裂这种换能器通过改变前后盖的材料尺寸来控制换能器的频率带宽，前后增速比和有效机电耦合系数等性能参数。
超声波发生器与换能器
超声波发生器与换能器谐振点匹配问题
深圳市太和达科技有限公司，位于中国超声波清洗机行业龙头之都—深圳。
多年来，凭借优质的服务，卓越的品质，用稳定的质量，在顾客中树立了良好的口碑，加上长期以来顾客朋友的大力支持，客户数量直线上升，现客户量已达全国各地，部分电镀设备厂配我公司发生器远销国外，赢得顾客信赖。
但要做好超声波清洗机，不得不说一点，那就是关于超声波发生器与换能器的匹配问题。
这就要求，发生器必须要与换能器之间找到谐振点。
部分新做超声波清洗机的顾客会问。
自己买的发生器，出厂设定为28KHZ，而换能器的频率也是28KHZ，不是已经匹配了吗？非也，换能器的实际频率，不是完全的出厂配置频率，与粘贴工艺有关，粘贴精密程度有关，胶水多少有关，紧固螺钉垂直度有关，与水位有关，水温有关，甚至与清洗介质的添加剂有关等等。
因此，每台发生器在使用时，都应该针对超声波发生器的频率进行适当修正调节，调节频率的同时，必须有一点要注意，那就是先调节超声波发生器的电感量，根据发生器输出超声波功率的大小、电流大小、声音、清洗效果等调节好最佳电感量，达到匹配，找到谐振点，并对频率进行微调，达到最佳超声效果。
当然，调节的电感量，要与超声波发生器功率有关，如最大功率为5A的，调节电流大概在4.5A比较合适。
进行频率微调后，超声波电流将会达到最佳输出效果。
这样做的好处有：不会因为谐振点不匹配，导致换能器发热，温度过高，导致容易烧坏；也不会因为发生器与换能器不匹配，烧掉发生器电源；同时可以确保清洗效果达到最佳。
深圳市太和达科技有限公司发表——。
超声换能器及匹配电路
检测超声换能器
检测超声换能器是实现产生和接收超声信 号的主要器件.目前检测超声换能器主要是 利用压电材料制成的压电陶瓷超声换能器、 静电换能器以及电磁声换能器等.
电磁超声
F=I×B
图为一个传统的压电式超声检测用纵波直 探头.
静态匹配电路
55静态匹配电路静态匹配电路66电感电容匹配改进电感电容匹配t型匹配77比较比较串联电感匹配后的有功电阻小于并联匹配的有功电阻且串联匹配后所需的激励电压也小于并联匹配的激励电压
超声换能器及匹配电路超声波• 特性：方向性好强度大、对固体、液体 的穿透本领强
• 对介质的作用：机械作用、热作用、空化 作用
电感-电容匹配
改进电感电容匹配
T型匹配
比较
• 串联电感匹配后的有功电阻小于并联匹配的有功 电阻,且串联匹配后所需的激励电压也小于并联匹 配的激励电压.
• T型网络匹配,理论推导简单,不必测L1、C1的值; 且输出电阻较单个串联电感进一步减小,是一种更 好的匹配网络.
• 改进的电感-电容匹配比电感-电容匹配的可调节 参数(L、C)增多一可变电容Cd,且有功电阻也再进 一步减少,Qe也再进一步增大,滤波性能也再进一 步增加,是一种较理想的匹配.
超声波电源驱动电路的设计
超声波换能器驱动电路的设计
壹
针对过流产生时，设计的软件和硬件电路双重封锁PWM信号。 创新点： 创新点： 1 2 解释： 解释： 硬件电路上双重控制PWM 信号。当没有过流发生时， EXB841的5引脚不输出故 障信号，此时5引脚输出 的是高电平，三极管VA0 不导通，此时，与门1引 脚为高电平，由单片机产 生的PWM使三极管VA1导 3 通，此时，与门2引脚为 高电平，与门输出高
贰
针对EXB841芯片内部提供的-5V负偏压不足重新设计的电路。 创新点： 创新点： 解释： 解释： EXB841使用单一的20V电 源产生+15V和-5V偏压。 在高电压大电流条件下， 开关管通断会产生干扰， 使截止的IGBT误导通，针 对负偏压不足的问题，设 计了外部负栅压成型电路， 用外接8V稳压管VA9代替 了EXB841芯片内部的5V VA9为8V稳压管 稳压管。电源电压升为 24V。
超声波换能器驱动电路的设计
EXB841芯片简介
EXB841芯片包含正常开通过程、正常关断过程和过流保护动作三项功能. 当1 4和15两脚 间外加PWM控制信号时候，15和14脚有10mA ～ 25mA，在GE两端产生约15v ～ 18v的 IGBT开通电压；当触发控制脉冲电压撤消时，在GE两端产生约-5.1 V的IGBT关断电压. 过流保护动作过程是根据IGBT的CE极间电压Uce的大小判定是否过流而进行保护的，
超声波换能器驱动电路的设计
壹
针对过流产生时，设计的软件和硬件电路双重封锁PWM信号。 创新点： 创新点： 1 2 解释： 解释： 电平，三极管VA2导通， 驱动EXB841芯片工作， 当出现过流时，5引脚输 出故障信号，一路信号输 出至触发器S端，此时，S 端为高电平，Q端输出高 电平，使三极管VA0导通， 此时，与门1引脚为低电 3 平； 另一路信号，输至单 片机，经过单片机
一种新型超声发生器的设计方案
一种新型超声发生器的设计方案作者：***来源：《今日自动化》2021年第04期[摘要]提出了一种新型超声发生器的设计方案，在传统方案的基础上添加电流环控制和一种改进的闭环控制算法，使压电式超声换能器（以下简称换能器）的振动幅度稳定。
该方案解决了传统锁相控制算法在电流反馈幅度较小时失效以及电流环和锁相环的解耦等问题，提高了系统的快速性和稳定性。
将变压器的等效电感匹配网络的设计中，提高了系统的声电转换效率。
与传统单一锁相环相比，基于该超声发生器的超声焊接系统的振动幅度在响应的快速性和稳定性上均有显著提高。
[关键词]超声发生器;电流闭环控制;变压器等效电感;阻抗匹配网络[中图分类号]TB559 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（21）04–00–03A design Scheme of a New Type of Ultrasonic GeneratorWang Rong[Abstract]This paper presents a design scheme for a new type of ultrasonic generator， adding current loop control and an improved closed-loop control algorithm on the basis of the traditionalscheme to make piezoelectric ultrasonic transducers （hereinafter referred to as transducers） The vibration amplitude is stable. This solution solves the problems of failure of the traditional phase-locked control algorithm when the current feedback amplitude is small and the decoupling of the current loop and the phase-locked loop， and improves the rapidity and stability of the system. Considering the equivalent inductance of the transformer into the design of the matching network，the system's acoustic-electric conversion efficiency is greatly improved. Compared with the traditional single phase-locked loop， the vibration amplitude of the ultrasonic welding system based on the ultrasonic generator is significantly improved in response speed and stability.[Keywords]ultrasonic generator; current closed-loop control; transformer equivalent inductance; impedance matching network全自动金线键合机是芯片封测设备中技术要求最高的设备，它完成半导体芯片和支架之间的电气连接，采用的工艺是热压超声焊。
超声波换能器的匹配设计
超声波换能器的匹配设计一、匹配概述超声波发生器与换能器匹配包括两个方面，一是通过匹配使发生器向换能器输出额定的电功率，这是由于发生器需要一个最佳的负载才能输出额定功率所致，把换能器的阻抗变换成最佳负载，也即阻抗变换作用；二是通过匹配使发生器输出效率最高，这是由于换能器有静电抗的原因，造成工作频率上的输出电压和电流有一定相位差，从而使输出功率得不到期望的最大输出，使发生器输出效率降低，因此在发生器输出端并上或串上一个相反的抗，使发生器负载为纯电阻，也即调谐作用。
由此可见匹配的好坏直接影响着功率超声源的产生和效率。
二、阻抗匹配为了使功率放大器输出额定功率最大；在电源电压给定条件下主要取决于负载阻抗。
一般在D类开关型功放中其发生器变压器初级等效负载Rl'上的输出功率表达式为：式中，V Am为等效负载上的基波幅度；vcc为电源电压；vces为功放管饱和压降，故为了保证系统有一定功率余量(因输出变压器，末级匹配回路及晶体管损耗电阻都有损耗，po' 需要乘上一个约等于1．4—1．5的系数。
即输出功率po为1．5Po'；从上式可知，在电源电压给定之后，输出功率的大小取决于等效负载RL’。
目前大多数功率超声发生器的负载为压电型换能器，其阻抗约为几十欧姆至几百欧姆间，为了要达到要求的额定功率，因此需要对换能器负载RL进行阻抗变换。
由高阻抗变换为低阻抗。
一般常用的方法，通过输出变压器的初次级线圈的匝数比进行变换。
变压器次初级匝数比为n／m，则输出功率PO时的初级电阻举例：要求一发生器输出在换能器上的功率为1000W，设直流电VCC为220V，VCES=10V，功率应留有一定余量，则PO=1.5PO'=1500W。
则变压器初级的若换能器谐振时等效电阻RL＝200Ω，则输出变压器次级／初级圈数比以上称谓阻抗变换，是通过输出变压器实行的。
输出变压器是超声波发生器阻抗匹配、传输功率的重要部件，它的设计与绕制工艺对发生器的工作安全是十分重要的。
超声波的基本原理及换能器器的设计特点
超声波的基本原理及换能器器的设计特点a什么是超声波？超出人类听觉范围的声波（通常高于20KHZ）称为超声波。
然而用于超声无损检测及厚度测量的超声波频率范围通常是50~100KHz。
虽然超声波的表现方式与声波类似，但它的波长很短。
这意味着它可以反映很小的表面，如材料内部的缺陷。
正是这一特性使得超声波在无损检测中得到了广泛的应用。
如图1，声波频谱图可分为3个范围。
超声波又可进一步分为3部分。
a)频率、周期及波长超声波波形的振动传播方式与光波的传播方式类似。
然而不同于光波可以在真空中传播，超声波的传播需要一种弹性介质，如液体或固体。
如图（2）是连续波的基本参数。
这些参数包括波长和周期。
一秒内完成的周期数称为频率，用Hz为单位计量。
如下几个例子：•1周期/秒=1Hz•1000周期/秒=1KHz•1,000,000周期/秒=1MHz完成一个整波所用的时间称为周期，用秒为单位。
周期和频率的关系如连续波方程（1）所示。
方程.1 1f =1/Tb)超声波波速和波长超声波波速(c)在理想的弹性材料，特定温度和特定压力下是不变的。
C、f、λ和T之间的关系如方程2，3所示：方程.2 λ=c/f方程.3 λ=cTλ=波长c =材料声速f=频率T =周期40页附表一列出了经常使用超声波检测的材料的纵波和横波波速。
c)波的传播和粒子的运动超声波检测探伤最常用的是纵波探伤和横波探伤。
同时朝声检测中也存在其他类型的波。
包括表面波和兰姆波。
(1)纵波是指传播方向和介质粒子振动方向相同的波。
(2)横波是指传播方向和介质粒子振动方向垂直的波。
(3)表面波瑞)(一个椭圆质点运动和穿越表面形成一层材料他们的速度大约90%的剪切波速的资料他们的穿透深度,大约等于一个波长。
(4)板波发生在一个复杂的振动在材料的厚度小于波长超声引入。
图(3)展示了一个质点运动与方向的纵向波和波传播的横波传播速度快。
a.超声波的应用介绍了超声无损检测高频声波进入测试对象来获取信息的对象不改变或损坏以任何方式两个基本量测的超声波检测;他们的飞行时间或时间对于声音穿越样品和振幅对接收信号一种基于速度往返传播时间通过物质材料厚度计算方式如下:方程.4 2/s ct TT =材料的厚度,c =材料声速传播时间。
毕业设计论文-超声波发生器与换能器的匹配设计(全套图纸)
目录前言 (1)第1章超声波清洗的原理与应用 (3)1.1 超声波清洗的原理 (5)1.2 超声波清洗的应用 (5)1.2.1超声波清洗的主要应用范围 (6)1.2.2通用超声波清洗机应用 (8)1.2.3 专用超声波清洗机应用 (10)1.2.4超声波清洗机应用于电镀前处 (11)第2章超声波发生器与换能器的概述 (12)2.1 产生超声波的功率源电路 (12)2.1.1声跟踪 (13)2.1.2电跟踪 (13)2.1.2.1阻抗电桥形式的动态反馈系统 (14)2.1.2.2负载分压方式的反馈系统 (15)2.1.2.3锁相式频率自动跟踪 (17)2.2 超声换能器的概述 (18)第3章超声波发生器与换能器的匹配设计 (19)3.1 匹配概述 (19)3.2 阻抗匹配 (20)3.2.1工作磁通密度B的选取 (20)3.2.2 要保证初级电感量足够大 (21)3.2.3 要考虑“集肤效应”的影响 (21)3.3 调谐匹配 (23)3.4 关于匹配电感的设计 (25)结束语参考文献致谢摘要清洗是一种与人们生活实践关系十分密切的劳动，人类从远古时期就开始从事这种劳动。
由于传统清洗操作简单，或只是作为一道工序依附于生产过程中，没有引起广泛关注。
进入21世纪，人们生活已经从温饱阶段进入到舒适时代，对于清洗产品越来越多的需求，加速了新产品研发步伐；同时，制造业的高速发展，也促进了清洗设备、清洗剂等企业的快速进步。
民用、工业两大清洗领域巨大的市场需求，造就了中国清洗行业崭新的未来。
清洗可以从不同的角度进行分类，根据清洗范围的不同，目前通常将清洗分为民用清洗和工业清洗两类,近年来，新技术也不断地被应用于清洗技术之中，如随着生物技术的发展，越来越多的酶和微生物在清洗技术中被使用。
这利用的是生物化学反应；在空气净化和水处理过程中，活性炭的使用也越来越普及，这利用的是吸附作用，另外，还有电解清洗等，因此，将清洗简单地分为几类，已经不能完全涵盖当前清洗技术飞速发展的现实状况。
超声波换能器阻抗匹配
超声波换能器阻抗匹配
超声波换能器的阻抗匹配是指将超声波发射器（或接收器）的阻抗与周围介质（如水或人体组织）的阻抗相匹配，以实现更高的能量传输效率和更好的信号接收质量。
在超声波应用中，阻抗匹配对于提高超声波系统的性能至关重要。
阻抗匹配的目标是最大化能量传输或信号接收，通常通过以下几种方式实现：
1.声阻抗匹配：超声波传感器的发射面通常与介质接触，声阻抗不匹配会导致反射。
为了减少反射，需要考虑超声波传感器与介质接触表面的声阻抗匹配。
通常可以通过合适的介质耦合剂或特殊设计的表面结构来实现。
2.电阻抗匹配：超声波传感器的电阻抗应该与电路中的其他元件（如放大器）匹配，以确保能量传输的高效率和最佳信号放大。
通常通过电路设计和匹配网络来实现电阻抗匹配。
3.波束阻抗匹配：超声波传感器的发射和接收波束的特性需要与介质的声阻抗相匹配，以最大程度地传播超声波信号并最小化反射。
这通常需要根据应用需求和介质特性进行适当的设计和优化。
4.匹配层设计：在超声波换能器的设计中，可以引入匹配层（matching layer），它位于超声波换能器的发射面和介质之间。
匹配层的设计旨在调节超声波的传播速度和阻抗，从而提高超声波信号的传输效率和接收质量。
综上所述，超声波换能器的阻抗匹配是通过声阻抗、电阻抗、波束阻抗和匹配层设计等方式来实现的，以提高能量传输效率和信号接收质量。
在超声波系统设计中，需要综合考虑各种因素，以实现最佳的阻抗匹配。
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索马里武装海盗的克星
索马里海盗的克星－超声波武器邹友家（浙江海洋学院浙江舟山 316000）摘要：为了有效地反击日益猖獗的索马里武装海盗对民用商船的武力威胁，确保海上国际贸易的畅通和安全，世界各国都在共同努力，包括派遣多国部队军舰在亚丁湾巡逻，加强船舶自身的防范措施，培训商船船员，研制对付武装海盗的非致命武器等。
本文提出了一种有效反击武装海盗的措施，即发展超声波武器，这种武器轻便、可靠、高效、而且非致命。
可以有效地阻止武装海盗对商船的袭击。
这对中国乃至世界的决策者及各个航运公司都有着重要的积极意义。
关键词：武装海盗商船超声波非致命武器Ultrasonic Weapons in Countering Armed Pirates in SomaliZou Youjia( Zhejiang Ocean University, Zhoushan, 316000, China)Abstract:Increasingly Somalia armed pirates have had a real threat to the merchant vessels sailing in the Gulf of Aden and the west coast of Indian Ocean. International community has made great efforts in a bid to combat the escalating situations there, such as sending multinational naval ships patrolling, establishing quick response mechanisms, making non-lethal weapons etc. In this paper, the ultrasonic gun, a non-lethal weapon, possibly most effective so far in countering piracy, has been clearly discussed after successfully tested by the author. It may be of significant effects to the shipping companies and decision makers.Key words:armed pirates; merchant vessels; ultrasonic waves; non-lethal weapons武器的研制背景2009年10月19日，索马里海盗再度出击，将载有25名中国船员的中国籍货轮“德新海”轮在索马里以东980海里的印度洋上劫持。
超声波发声器和换能器简介
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超声波发生器原理图如下：
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工作过程如下：先由信号发生器来产生一 个特定频率的脉冲信号，这个特定频率就是换 能器的自身的机械谐振频率，一般在超声波设 备中使用到的超声波频率为25kHz至100kHz， 这个频率信号必须经过功率放大器进行功率放 大，然后通过阻抗匹配电路，有助于换能器将 电信号高效率地转化为机械震动。而反馈电路 的存在不仅保证了换能器始终工作在一个合适 的频率范围内，让发生器工作在最佳状态，也 保障了电路的安全。
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超声波换能器
• 超声波换能器是实现声能和电能转换的器 件，声能和电能可以互相转换。
• 超声换能器按材料分可化为两大类，一是 磁致伸缩换能器，二是压电换能器。
• 超声波换能器主电路包括：整流滤波电路、 直流斩波调(稳)压电路、半桥逆变电路、匹 配电路、超声波换能器。控制电路由调压 控制电路、逆变器控制与保护电路组成。
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发生器与换能器的匹配
超声波发生器与换能器匹配包括两个方面：
• 一是通过匹配使发生器向换能器输出额定的电功 率，这是由于发生器需要一个最佳的负载才能输 出额定功率所致，把换能器的阻抗变换成最佳负 载，也即阻抗变换作用。
• 二是通过匹配使发生器输出效率最高，这是由于 换能器有静电抗的原因，造成工作频率上的输出 电压和电流有一定相位差，从而使输出功率得不 到期望的最大输出，使发生器输出效率降低，因 此在发生器输出端并上或串上一个相反的抗，使 发生器负载为纯电阻，也即调谐作用。
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完善的超声波发生器还应有反馈环节，主要 提供二个方面的反馈信号：
• 第一个是提供输出功率信号 。供电电压发 生变化时。发生器的输出功率也会发生变 化，这时反映在换能器上就是机械振动忽 大忽小。
超声波发生器与换能器的匹配设计 (2)
超声波发生器与换能器的匹配设计时间：2008-1-31 16:25:22来源：转载文号：大中小超声波发生器与换能器匹配包括两个方面，一是通过匹配使发生器向换能器输出额定的电功率，这是由于发生器需要一个最佳的负载才能输出额定功率所致，把换能器的阻抗变换成最佳负载，也即阻抗变换作用；二是通过匹配使发生器输出效率最高，这是由于换能器有静电抗的原因，造成工作频率上的输出电压和电流有一定相位差，从而使输出功率得不到期望的最大输出，使发生器输出效率降低，因此在发生器输出端并上或串上一个相反的抗，使发生器负载为纯电阻，也即调谐作用。
由此可见匹配的好坏直接影响着功率超声源的产生和效率。
中国超声波论坛二、阻抗匹配为了使功率放大器输出额定功率最大；在电源电压给定条件下主要取决于负载阻抗。
一般在D类开关型功放中其发生器变压器初级等效负载Rl'上的输出功率表达式，式中，VAm 为等效负载上的基波幅度；vcc为电源电压；vces为功放管饱和压降，故为了保证系统有一定功率余量(因输出变压器，末级匹配回路及晶体管损耗电阻都有损耗，po' 需要乘上一个约等于1．4—1．5的系数。
即输出功率po为1．5Po'；从上式可知，在电源电压给定之后，输出功率的大小取决于等效负载RL’。
目前大多数功率超声发生器的负载为压电型换能器，其阻抗约为几十欧姆至几百欧姆间，为了要达到要求的额定功率，因此需要对换能器负载RL进行阻抗变换。
由高阻抗变换为低阻抗。
一般常用的方法，通过输出变压器的初次级线圈的匝数比进行变换。
变压器次初级匝数比为n／m，则输出功率PO时的初级电阻举例：要求一发生器输出在换能器上的功率为1000W，设直流电VCC为220V，VCES=10V，功率应留有一定余量，则PO=1.5PO'=1500W。
则变压器初级的6.5Ω若换能器谐振时等效电阻RL＝200Ω，则输出变压器次级／初级圈数比以上称谓阻抗变换，是通过输出变压器实行的。
超声波发生器与换能器的匹配设计
声波发生器与换能器的匹配设计超声波发生器与换能器的匹配设计选自《近代超声原理与应用》袁易全主编作者：陈思忠一、匹配概述超声波换能器与发生器匹配包括两个方面，一是通过匹配使发生器向换能器输出额定的电功率，这是由于发生器需要一个最佳的负载才能输出额定功率所致，把换能器的阻抗变换成最佳负载，也即阻抗变换作用；二是通过匹配使发生器输出效率最高，这是由于换能器有静电抗的原因，造成工作频率上的输出电压和电流有一定相位差，从而使输出功率得不到期望的最大输出，使发生器输出效率降低，因此在发生器输出端并上或串上一个相反的抗，使发生器负载为纯电阻，也即调谐作用。
由此可见匹配的好坏直接影响着功率超声源的产生和效率。
二、阻抗匹配为了使功率放大器输出额定功率最大；在电源电压给定条件下主要取决于负载阻抗。
一般在D类开关型功放中其发生器变压器初级等效负载Rl'上的输出功率表达式为：式中，VAm为等效负载上的基波幅度；vcc为电源电压；vces为功放管饱和压降，故为了保证系统有一定功率余量(因输出变压器，末级匹配回路及晶体管损耗电阻都有损耗，po' 需要乘上一个约等于1．4—1．5的系数。
即输出功率po为1．5Po'；从上式可知，在电源电压给定之后，输出功率的大小取决于等效负载RL’。
目前大多数功率超声发生器的负载为压电型换能器，其阻抗约为几十欧姆至几百欧姆间，为了要达到要求的额定功率，因此需要对换能器负载RL进行阻抗变换。
由高阻抗变换为低阻抗。
一般常用的方法，通过输出变压器的初次级线圈的匝数比进行变换。
变压器次初级匝数比为n／m，则输出功率PO时的初级电阻举例：要求一发生器输出在换能器上的功率为1000W，设直流电VCC为220V，VCES=10V，功率应留有一定余量，则PO=1.5PO'=1500W。
则变压器初级的6.5Ω若换能器谐振时等效电阻RL＝200Ω，则输出变压器次级／初级圈数比以上称谓阻抗变换，是通过输出变压器实行的。
超声波振幅控制系统设计与实现
超声波振幅控制系统设计与实现近年来，随着科技的不断发展，越来越多的新型电子设备被设计出来，应用于各个领域。
超声波控制系统作为一种新型的控制方式，被广泛地应用于机器人、医疗器械等领域，其优越的性能在各个领域中发挥着重要作用。
本文将介绍超声波振幅控制系统的设计与实现。
一、超声波振幅控制系统的基本概念超声波振幅控制系统是一种利用超声波控制振幅的控制系统。
其主要由三个部分组成：超声波发生器、放大器和换能器。
其中，超声波发生器产生超声波，放大器将超声波信号放大后输入到换能器中，换能器将电能转化为机械振动。
通过控制超声波的发生和振幅范围，可以控制换能器的振幅，达到控制器所需的效果。
二、超声波振幅控制系统的设计1. 超声波发生器设计超声波发生器是超声波振幅控制系统的核心部分。
其主要功能是产生高频、高压的电信号，将电信号转换成超声波信号。
在设计超声波发生器时，需要考虑以下因素：①超声波频率：超声波频率的选择需要根据具体的应用情况来确定，一般来说频率越高，控制效果越好。
②输出功率：输出功率需要根据控制器的需求来确定。
③稳定性：超声波发生器需要具备一定的稳定性，以保证输出信号的稳定性。
2. 超声波放大器设计超声波放大器是将超声波信号放大到一定的范围内，以控制换能器的振幅。
在设计超声波放大器时，需要考虑以下因素：①放大倍数：需要根据超声波信号的输出和控制器的需求来确定。
②稳定性：放大器需要具备一定的稳定性，以保证输出信号的稳定性。
3. 超声波换能器设计超声波换能器是将电能转化为机械振动的设备，在设计换能器时，需要考虑以下因素：①频率：需要与超声波发生器产生的信号频率相匹配，以得到最佳的效果。
②动态响应：需要具备较快的动态响应，以保证控制精度。
③驱动方式：可以选择不同的驱动方式来控制换能器的振幅范围。
三、超声波振幅控制系统的实现在设计完超声波振幅控制系统的各个部分后，需要将其进行实现。
实现的过程可以分为以下几个步骤：1. 电路设计与制作根据所设计的超声波控制系统的具体需求，设计相应的电路，包括超声波发生器、放大器和换能器等。
超声波发生器与换能器的匹配设计
前言在市场经济的环境下，对产品质量要求越来越高。
为保证产品质量，许多企业在产品生产过程中，将采用清洗工艺来提高产品质量，为企业创造良好的经济效益。
当前在一些工业产品生产过程中，应用超声波清洗是一种洗净效果好，价格经济，有利于环保的清洗工艺。
超声波清洗机可以应用于清洗各式各样体形大小，形状复杂，清洁度要求高的许多工件。
例如可用于清洗钟表零件、照相机零件、油咀油泵、汽车发动机零件、精密轴承零件、齿轮、活塞环、铣刀、锯片、宝石、医用注射器及各种光学镜头等；还可以用于清洗印制板、半导体晶片及器件、显象管内的精密零件、磁性元件、硅片、陶瓷晶片、插头座、焊片、电极引线等电子类产品。
一种物件的清洗可以根据其污垢的性质，采用机械物理力清洗的方法或化学力清洗的方法，还可以用各种组合方法来进行清洗。
若是用自来水或净水为清洗液的超声波清洗属物理力的清洗，若在清洗液中添加一些洗涤剂，则属于组合清洗，对不同的清洗对象选用不同的洗涤剂，更具有明显的清洗效果。
表0-1为几种清洗方法洗净效果比较。
表0-1 为两种清洗方法洗净效果比较。
图0-1 超声波清洗效果清洗作为一种古老而又新兴的活动和技术，正日益引起人们的兴趣和关注．清洗是一门技术，是一个新兴的多学科技术领域。
清洗行业量大而面广，无处不有，与人类社会生产，生活各方面息息相关．清洗技术的发展是人类文明的一个重要标志，清洗技术水平反映了一个人．一个民族、一个国家的文明进步程度和科学技术的发展水平。
今后．清洗技术的发展将更加迅速．普及．大批的大专院校．科研院所。
专业公司的科技人员将加入清洗技术研究开发队伍．一些现在存在的行业技术问题得到解决，行业总体技术水平大幅度提高．新技术．新产品大量涌现，各种新颖的清洗设备进入市场和人们的日常生活．人们将不再只是依靠经验来清洗．各种实用化的计算机软件将问世；行业分工更加专业、细致，行业标准和技术规范得到推广普及．行业管理规范有序．清洗行业的前景无限美好！第1章超声波清洗的原理与应用1.1 超声波清洗的原理把液体故人清洗槽内，给槽内作用超声波。
换能器与超声波发生器的试振
把组装好的换能器，接上超声波发生器，然后放砍盆中印可开启电源试振。
当电源预热3分钟之后，即可开启高压开关，并旋动控制面板上的频率调解旋钮，使其振动频率达到共振点。
同时用仪器测试振动频率，观察是否符合原设计的谐振频率点。
如果开启电源之后，换能器基本不振动，旋转频率调解旋钮也不出现谐振频率点，应该立即关掉高压开关，因为时间长了容易烧毁振动源的功率放大管。
产生这种情况原因有两种，一是激磁电流没加上；二是换能器的两组线围绕反了。
出现第二种情况时，应该更新绕制线圈。
在振动源无问题的前提下，一般应很容易调到共振点。
如果开启高压开关之后，有共振点出现，但振幅相当小，其原因也可能有两点。
一是激磁电流太小。
这时可以适当加大激磁电流，一般激磁电流在5～6A之间。
二是线圈数设计不准，使其阻抗不匹配。
这时可以在绕组上增加几圈，或减少几圈来试一下，以振动最强烈的圈数为准。
一般振动正常的换能器，达到共振时应有41ma右的振幅，当把水滴到换能器下截面上，水可以喷射出去约10～25mm。
如果开启高压开关，并旋动频率旋钮，共振正常，但用频率计一测谐振频率点，发现与原设计时给定频率有差别。
例如，原给定谐振频率是20kHz，现为19．6kHz～20．4kHz。
这样的情况对振动效果没有多大影响。
可以用现在的实测频率作为换能器的固有频率．只要在设计变幅杆时以此频率作
为变幅杆的固有频率就可以了。
超声波发生器与换能器的匹配设计
超声波发生器与换能器的匹配设计选自《近代超声原理与应用》袁易全主编作者：陈思忠一、超声波发生器与换能器匹配包括两个方面，一是通过匹配使发生器向换能器输出额定的电功率，这是由于发生器需要一个最佳的负载才能输出额定功率所致，把换能器的阻抗变换成最佳负载，也即阻抗变换作用；二是通过匹配使发生器输出效率最高，这是由于换能器有静电抗的原因，造成工作频率上的输出电压和电流有一定相位差，从而使输出功率得不到期望的最大输出，使发生器输出效率降低，因此在发生器输出端并上或串上一个相反的抗，使发生器负载为纯电阻，也即调谐作用。
由此可见匹配的好坏直接影响着功率超声源的产生和效率。
二、为了使功率放大器输出额定功率最大；在电源电压给定条件下主要取决于负载阻抗。
一般在D类开关型功放中其发生器变压器初级等效负载Rl'上的输出功率表达式为：式中，VAm为等效负载上的基波幅度；vcc为电源电压；vces为功放管饱和压降，故为了保证系统有一定功率余量(因输出变压器，末级匹配回路及晶体管损耗电阻都有损耗，po' 需要乘上一个约等于1．4—1．5的系数。
即输出功率po为1．5Po'；从上式可知，在电源电压给定之后，输出功率的大小取决于等效负载RL’。
目前大多数功率超声发生器的负载为压电型换能器，其阻抗约为几十欧姆至几百欧姆间，为了要达到要求的额定功率，因此需要对换能器负载RL进行阻抗变换。
由高阻抗变换为低阻抗。
一般常用的方法，通过输出变压器的初次级线圈的匝数比进行变换。
变压器次初级匝数比为n／m，则输出功率PO时的初级电阻举例：要求一发生器输出在换能器上的功率为1000W，设直流电VCC为220V，VCES=10V，功率应留有一定余量，则PO=1.5PO'=1500W。
则变压器初级的6.5Ω若换能器谐振时等效电阻RL＝200Ω，则输出变压器次级／初级圈数比以上称谓阻抗变换，是通过输出变压器实行的。
输出变压器是超声波发生器阻抗匹配、传输功率的重要部件，它的设计与绕制工艺对发生器的工作安全是十分重要的。
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时间：2008-1-31 16:25:22来源：转载文号：大中小超声波发生器与换能器匹配包括两个方面，一是通过匹配使发生器向换能器输出额定的电功率，这是由于发生器需要一个最佳的负载才能输出额定功率所致，把换能器的阻抗变换成最佳负载，也即阻抗变换作用；
二是通过匹配使发生器输出效率最高，这是由于换能器有静电抗的原因，造成工作频率上的输出电压和电流有一定相位差，从而使输出功率得不到期望的最大输出，使发生器输出效率降低，因此在发生器输出端并上或串上一个相反的抗，使发生器负载为纯电阻，也即调谐作用。
由此可见匹配的好坏直接影响着功率超声源的产生和效率。
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二、阻抗匹配
为了使功率放大器输出额定功率最大；在电源电压给定条件下主要取决于负载阻抗。
一般在D类开关型功放中其发生器变压器初级等效负载Rl'上的输出功率表达式，式中，VAm 为等效负载上的基波幅度；vcc为电源电压；vces为功放管饱和压降，故为了保证系统有一定功率余量(因输出变压器，末级匹配回路及晶体管损耗电阻都有损耗，po' 需要乘上一个约等于1．4—1．5的系数。
即输出功率po为1．5Po'；
从上式可知，在电源电压给定之后，输出功率的大小取决于等效负载RL’。
目前大多数功率超声发生器的负载为压电型换能器，其阻抗约为几十欧姆至几百欧姆间，为了要达到要求的额定功率，因此需要对换能器负载RL进行阻抗变换。
由高阻抗变换为低阻抗。
一般常用的方法，通过输出变压器的初次级线圈的匝数比进行变换。
变压器次初级匝数比为n／m，则输出功率PO时的初级电阻
举例：要求一发生器输出在换能器上的功率为1000W，设直流电VCC为220V，VCES=10V，功率应留有一定余量，则
PO='=1500W。
则变压器初级的Ω
若换能器谐振时等效电阻RL＝200Ω，则输出变压器次级／初级圈数比以上称谓阻抗变换，是通过输出变压器实行的。
输出变压器是超声波发生器阻抗匹配、传输功率的重要部件，它的设计与绕制工艺对发生器的工作安全是十分重要的。
它不仅会以漏感、励磁电流等方式影响电路的工作，其漏感还是形成输出电压尖峰的主要原因。
为此，在设计时，应选取具有高磁通密度B，高导磁率μ，高电阻率ρc和低矫顽力Hc的高饱和材料作铁芯。
一般在防止高频变压器的瞬态饱和时，在设计时要注意如下几点：
1．工作磁通密度B的选取
铁芯材料的磁感应增量ΔB愈大，所需线圈匝数愈少，直流电阻R也愈小，从而线圈的铜损Pm也愈小。
ΔB取得高时，传输的脉冲前沿就愈陡。
因此，在设计变压器时，选取高磁通密度的材料作铁芯，这对降低变压器的损耗、减小体积和重量都是很有利的。
为了避免在稳态或过渡过程中发生饱和，一般选取工作磁通密度B≤Bs／3为宜，这里Bs为磁芯的最大和磁通密度。
2.要保证初级电感量足够大
一般要求变压器初级阻抗应满足下式关系：WLl≥15RL'，其中RL' 为次级负载所算到初级边的等效电阻值，WLl为初级电感感抗，若初级电感量太小，励磁电流将比较大，励磁电流过大，变压器的损耗将增加，温升随之增高，从而降低Bs，使变压器进入饱和的可能性增大。
3．要考虑“集肤效应”的影响
在高频工作时，流过导线的电流会产生“集肤效应”。
这相当于减少了导线有效截面积，增加了导线的电阻，从而引起导线的压降增大，导致变压器温度升高，结果增大了变压器进入饱和的危险性，建议采用小直径的多股导线并绕的方法。
三、调谐匹配
由于压电换能器有静电容Co，磁致伸缩换能器有静电感LO，在换能器谐振状态时，换能器上的电压VRL与电流IRL间存在着一相位角φ，其输出功率PO＝VRLIRLcosφ。
由于φ的存在，输出功率达不到最大值。
只有当φ=0时，输出功率达最大值。
因此为了使换能器上电压VRL与电流IRL同相(φ=0)，则必须在换能器上，并上或串上一个相抵消的抗。
对于压电换能器而言，即并上或串上一个电感L0即可，而磁致伸缩换能器应并上或串上一个电容C0。