[發明專利]超聲波發生器及其在超聲納米材料制備系統中的應用

無效

• 申請號: 201010144158.8
• 申請日: 2010-04-09
• 公開（公告）號: CN102214461A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 趙東方
• 申請（專利權）人: 趙東方
• 主分類號: G10K9/12
• 分類號: G10K9/12;G10K11/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種聲波裝置，尤其涉及一種超聲波發生器，以及在超聲納米材料制備系統中的應用。

背景技術

納米材料制備過程中為了使各種組分混合均勻，產生納米級的分散效果，加速化學反應，以及促進乳化作用等經常會用到超聲波發生器。

申請號為93212829.7的實用新型專利公開了一種自動頻率跟蹤功率超聲波發生器，包括有直流電源、脈沖信號產生電路、開關功放電路和諧振回路，其特征在于：

a.諧振回路選用具有阻抗變換，電能傳輸和匹配電感三重作用的匹配變壓器B與換能器G相接構成；

b.諧振回路輸出的功率取樣信號連接到相位比較電路與脈沖信號產生電路輸出的1/4時鐘脈沖信號進行相位比較，再將比較后的誤差信號連接到脈沖信號產生電路的輸入端，控制1/4時鐘脈沖信號頻率自動跟隨在換能器獲得最大功率的諧振頻率上；

c.脈沖信號產生電路與開關功放電路之間連接有過流保護電路和功率管電流自動調節電路。

其技術方案雖然實現了頻率自動跟蹤，花費15W的功率輸出就能獲得比200W普通功率超聲波發生器具有更好效果。但這種儀器運用到超聲納米材料制備系統中存在以下問題：制備過程中受金屬液體溫度等外界條件的變化，當機械負載變化時，會引起系統參數變換，整個系統處于不可控狀態，儀器輸出頻率自動跟蹤，換能器功率隨之變化，聲場不均勻，液體分布不均，從而不能符合納米材料制備需要。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種超聲波發生器，使超聲波處于可控狀態，達到聲場分布均勻，力度可控，從而更適用于超聲納米材料制備系統當中。

本發明是這樣的實現的：

本發明超聲波發生器，包括主控單片機、功率放大模塊、匹配網絡、超聲換能器、移動終端、集中控制單元、熱保護模塊和液位保護模塊。

主控單片機1作為主控芯片，在相關保護正常情況下接受移動終端5或集中控制接口6或自身內部命令向功率放大模塊發出超生功放的驅動信號，驅動功率放大模塊2。

功率放大模塊包括第一采樣模塊、第二采樣模塊和三相整流單元。第一采樣模塊對功率放大模塊的輸出電流和電壓值進行運算、采樣，并將結果傳輸至主控模塊；匹配模塊的輸出端與第二采樣模塊電連接，所述第二采樣模塊對匹配模塊的輸出電流、電壓進行數字采樣，并將采樣結果傳輸至主控模塊；從而對其進行頻率跟蹤。

功率放大模塊根據驅動信號把三相整流單元整流出的工頻電源變換成超聲電源后向匹配網絡的變換變壓器輸出，變換變壓器把超聲源變換成超聲功率信號經過電感匹配單元和電容匹配單元向超聲換能器輸出，驅動超聲換能器產生大功率超聲波以達到清洗效果。

主控單片機在不斷發出超聲功放的驅動信號同時，采樣功放中I/￠，對其進行監視、控制和保護以達到超聲功率可控目的，采樣匹配網絡模塊中的諧振效果，達到控制諧振效果，提高轉換效率。

熱保護模塊和液位保護模塊向主控單元發出信號，主控單元對接受的到信號進行處理已達到保護作用以提高壽命；移動終端與主控單片機進行通訊在移動終端上顯示工作情況；集中控制單元向主控單片機送出命令，兩個模塊之間進行數據交換。

本發明技術方案的效果：

其一為高速單片機進行頻率、功率、相位的高速精確可靠控制并實現與外圍集中控制模塊進行接口通訊；其二為利用三相整流實現大功率超聲輸出；其三為在匹配網絡輸出端進行采樣檢測，調整諧振效果提高轉換效率；其四為在功率放大模塊中采樣，控制功率近而保護設備；其五為在初始狀態為匹配換能器提供電容電感微調匹配。

附圖說明

圖1為本發明超聲波發生器的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細地說明。

參見圖1，本發明超聲波發生器，包括主控單片機1、功率放大模塊2、匹配網絡3、超聲換能器4、移動終端5、集中控制單元6、熱保護模塊7和液位保護模塊8。

主控單片機1作為主控芯片，在相關保護正常情況下接受移動終端5或集中控制接口6或自身內部命令向功率放大模塊2發出超生功放的驅動信號，驅動功率放大模塊2。

功率放大模塊2包括第一采樣模塊21、第二采樣模塊22和三相整流單元23。功率放大模塊2根據驅動信號把三相整流單元23整流出的工頻電源變換成超聲電源后向匹配網絡3的變換變壓器31輸出，變換變壓器31把超聲源變換成超聲功率信號經過電感匹配單元32和電容匹配單元33向超聲換能器4輸出，驅動超聲換能器4產生大功率超聲波以達到清洗效果。