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超聲波發(fā)生器與超聲波換能器如何匹配設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間：

2022-08-16

超聲波技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，超聲波振蕩電路越來(lái)越先進(jìn)、可靠、智能化。超聲波發(fā)生器具有自動(dòng)頻率跟蹤功能，能自動(dòng)適應(yīng)超聲波模具的頻率，無(wú)需調(diào)頻，作為其核心部件的超聲波發(fā)生器超聲波電源技術(shù)也發(fā)展了幾代，從開始的電子管振蕩電路——半導(dǎo)體電子振蕩器——到當(dāng)今智能型數(shù)字電路超聲波發(fā)生器，長(zhǎng)時(shí)間工作頻率也不會(huì)偏移，那么，下面一起了解下超聲波發(fā)生器與超聲波換能器如何匹配設(shè)計(jì)吧。

超聲波發(fā)生器與超聲波換能器的匹配設(shè)計(jì)有兩個(gè)方面：

一種是通過(guò)匹配使發(fā)電機(jī)向超聲換能器輸出額定功率。這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)為了輸出額定電力需要值負(fù)載，將換能器的阻抗轉(zhuǎn)換為負(fù)載是阻抗的轉(zhuǎn)換作用;

二是通過(guò)匹配使發(fā)生器的輸出效率達(dá)到高。因此輸出功率得不到期望的較大輸出，發(fā)生器的輸出效率下降。因此，在超聲波發(fā)生器的輸出端子上并聯(lián)或串聯(lián)連接相反的電阻，使發(fā)生器的負(fù)載為純電阻。這是因?yàn)槌暡〒Q能器有靜電電阻，工作頻率下的輸出電壓和電流有一定的相位差，即同步作用。由此可見，超聲波發(fā)生器匹配的質(zhì)量直接影響功率超聲源的產(chǎn)生和效率。

輸出變壓器是超聲波發(fā)生器阻抗匹配、傳輸功率的關(guān)鍵部件，而且漏感也是形成輸出電壓峰值的主要原因。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，其設(shè)計(jì)和纏繞過(guò)程對(duì)發(fā)生器的工作安全非常重要。它不僅會(huì)因漏感、勵(lì)磁電流等因素影響電路的工作，選擇具有高磁通密度乙、高導(dǎo)磁率、高電阻率乙、低矯頑性乙的高飽和材料作為鐵心。

一般來(lái)說(shuō)，在防止高頻變壓器的過(guò)渡飽和時(shí)，請(qǐng)注意以下事項(xiàng)。

1、保證初級(jí)電感足夠大。

一般地，變壓器的初級(jí)阻抗需要滿足以下關(guān)系：WL115R。在此，一次電感量過(guò)小時(shí)勵(lì)磁電流變大，勵(lì)磁電流過(guò)大時(shí)變壓器的損失增加，當(dāng)根據(jù)二次負(fù)載計(jì)算一次邊緣的等效電阻值時(shí)，WL1為一次電感電阻，溫度上升增加，Bs下降而變壓器飽和的可能性增加

2、考慮“表皮效應(yīng)”的影響。

超聲波發(fā)生器高頻動(dòng)作時(shí)，變壓器溫度上升，從而增加變壓器進(jìn)入飽和的危險(xiǎn)性，導(dǎo)線中的電流會(huì)產(chǎn)生皮膚的收集效果。這相當(dāng)于導(dǎo)線的有效截面積減少，導(dǎo)線電阻增加，導(dǎo)線壓降增大，建議采用小直徑多根導(dǎo)線繞組。

3、工作磁通密度b的選擇。

超聲波發(fā)生器鐵芯材料的磁感應(yīng)增量，b越大，需要的線圈匝數(shù)越少，直流電阻r也越小，線圈的銅損Pm也越小，B升高時(shí)，被傳輸?shù)拿}沖前的田埂變得陡峭。 因此，在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)，選擇磁通密度高的材料作為鐵心，有利于減少變壓器的損耗、體積和重量，為了避免穩(wěn)定時(shí)或過(guò)渡時(shí)的飽和，通常優(yōu)選選擇磁通密度的較大值和磁通密度BBs/3。

以上介紹的就是超聲波發(fā)生器與超聲波換能器如何匹配設(shè)計(jì)，如需了解更多，可隨時(shí)聯(lián)系我們。