双频超声波清洗机的研制

摘要

功率超声波应用技术已经在清洗、乳化和加工等方面取得可观的成效。超声清洗是功率超声技术最广泛也较成熟的一种应用，并且日益向各行各业渗透。 超声波清洗中的压电换能器常因驱动电路的输出频率没有谐振在压电陶瓷片的共振频率上，因而导致压电陶瓷片的Q值下降，损耗加大，继而使得陶瓷片发热，效率减小而发生断裂。因此共振频率是压电陶瓷超声波换能器的一个重要参数，它随负载及工作温度等因素的变化而变化，或随时间的增加而变化，换能器馈电电路能否自动跟踪其共振频率就变得很重要。此外，由于目前市场上的超声波清洗机设备多采用单一频率的工作方式，也就是每套设备只能工作在一个超声频率上，这使得结构复杂的工件得不到充分清洗，同时，由于驻波场的形成，造成清洗盲区，使清洗效果不均匀。 本文以半桥变换器为夹心式压电换能器的驱动电路，以脉宽调制器3525为脉冲波产生电路，采用单片机89S51、DAC0832D/A转换器及软件技术，设计出具有频率跟踪功能的双频超声波发生器，较好地消除超声波清洗机清洗槽内由驻波引的清洗死角，有效地提高了超声波清洗机清洗效率。实验表明，采用双频超声波清洗方式的超声波清洗机，工作稳定、高效，具有广泛的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2超声波在介质中的传播

1.3超声波的空化效应

1.4传统超声波清洗机的主要结构和工作原理

1.5超声波驻波的形成及其特点

1.6传统超声波清洗中存在的问题

1.7本文主要研究的内容

第二章夹心式压电陶瓷换能器

2.1超声波换能器

2.1.1压电换能器的工作原理

2.1.2压电换能器的等效电路

2.1.3压电换能器的结构形式

2.2夹心式压电陶瓷换能器的设计

2.3压电陶瓷的电学性能

第三章双频超声波发生器的研究

3.1双频超声波发生器的总体设计思路

3.1.1双频超声波发生器电路结构

3.1.2超声波换能器谐振频率的跟踪方式

3.2超声波发生器模拟驱动电路的设计

2.2.1桥式开关变换电路的设计

3.2.2驱动变压器的设计

3.2.3超声波发生器模拟驱动电路的工作原理

3.3超声波发生器信号产生及频率跟踪电路的设计

3.3.1超声波发生器信号产生及频率跟踪电路的主要芯片

3.3.2超声波发生器信号产生及频率跟踪电路的工作原理

3.4软件设计

3.4.1程序设计流程图

3.4.2主要程序

第四章超声波换能器的阻抗匹配

4.1超声波换能器阻抗匹配的基本原理

4.2超声波换能器与匹配电感的耦合振荡

4.3超声波换能器的动态匹配

第五章超声波场强测试仪的设计及双频超声清洗机清洗槽内场强的测试

5.1超声波场强测试仪的设计

5.2双频超声清洗机清洗槽内场强的测试

结论

参考文献

致谢