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功率超聲波技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的理論探討和應用研究,設備和工藝上都取得了較大的進(jìn)展。超聲波換能器對于超聲波發(fā)生器而言,可以等效為阻容感變量負載,隨著(zhù)工作的進(jìn)行、負載的變化或工作環(huán)境的改變,其等效的阻容感都會(huì )跟著(zhù)外界條件的變化而改變,使超聲設備獲得功率輸出的機械諧振頻率發(fā)生相應的變化,因此作為超聲設備的“大腦”,超聲波發(fā)生器必須具備優(yōu)良的控制系統,才能程度的保障換能器進(jìn)行高效率的工作。根據超聲波換能器的特性和超聲波設備的工作特點(diǎn),換能器應該具有如下功能:
1.良好的匹配電路
能保證超聲波發(fā)生器提供給換能器足夠的電功率,并使電功率有效率的轉換為聲能。
2.頻率自適應功能
因為超聲波換能器自身的機械諧振頻率對負載改變、發(fā)熱以及其他外界影響較為敏感,它們的變化會(huì )引起換能器諧振頻率變化,導致系統的振動(dòng)失諧、振幅降低。
3.功率自適應功能
在工作過(guò)程中,希望輸出功率能自動(dòng)隨著(zhù)負載的變化而變化,比較理想的狀態(tài)是超聲波發(fā)生器的輸出電壓一定,輸出功率在控制時(shí)小,當負載增加時(shí)輸出功率也隨之增加,這樣有利于超聲波設備的工作,這可以通過(guò)分析超聲波焊你去的負載特性,選擇合適的諧振頻率點(diǎn)來(lái)實(shí)現;另外也可以采用斬波電路,通過(guò)改變開(kāi)關(guān)管的占空比來(lái)控制輸出到逆變電路的電壓,使占空比隨著(zhù)負載變大而變大,輸出功率便能保持恒定,當發(fā)生故障時(shí)還可將開(kāi)關(guān)管關(guān)閉。
超聲波發(fā)生器的發(fā)展有如下趨勢:
1.深化對超聲波焊接等加工對象數字模型的研究,為閉環(huán)控制方案的設計提供有力的理論依據。
2.加強對頻率自動(dòng)跟蹤的閉環(huán)控制研究,結合現代的控制理論,使用自適應模糊控制、自尋控制等方案,實(shí)現更便捷,更有效的控制方式,提高超聲波發(fā)生器穩定性、可靠性和自動(dòng)化程度。
3.利用現代的工具手段,開(kāi)發(fā)以單片機、DSP等為控制核心的頻率自動(dòng)跟蹤系統。