[發(fā)明專利]基于壓電陶瓷的超聲波發(fā)生器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210165417.4
• 申請(qǐng)日: 2012-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN102706969A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王成;宋壽鵬;盧翠娥;劉運(yùn)峰;張恒;姜琴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/34
• 分類號(hào): G01N29/34;B06B1/06
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務(wù)所 32230
• 代理人: 樊文紅

1.一種基于壓電陶瓷的超聲波發(fā)生器，包括壓電換能器和激勵(lì)電路，其特征是，所述壓電換能器中的壓電陶瓷的幾何結(jié)構(gòu)為圓柱形，厚度H與直徑D比值為H/D>0.1，壓電陶瓷的極化方向?yàn)檠睾穸确较颉?/p>

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電陶瓷的超聲波發(fā)生器，其特征是，所述壓電陶瓷采用PZT-4型鋯鈦酸鉛。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于壓電陶瓷的超聲波發(fā)生器，其特征是，所述激勵(lì)電路包括：直流高壓模塊，將輸入的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬低壓直流電電壓信號(hào)，模擬低壓直流電電壓信號(hào)經(jīng)PWM脈寬調(diào)制變成交流，再經(jīng)高頻升壓到預(yù)定電壓值，最后通過整流和濾波后獲得高壓直流電，輸出至高壓方波脈沖模塊發(fā)射電壓端；

高壓方波脈沖模塊，將直流高壓模塊輸出的高壓直流電信號(hào)轉(zhuǎn)換成高壓方波脈沖激勵(lì)信號(hào)，輸出至所述壓電換能器；

控制模塊，用于設(shè)定直流高壓模塊的輸入和輸出電壓，控制高壓方波脈沖模塊輸出的高壓方波脈沖激勵(lì)信號(hào)波形。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于壓電陶瓷的超聲波發(fā)生器，其特征是，所述直流高壓模塊由依次連接的D/A轉(zhuǎn)換器、PWM模塊、半橋驅(qū)動(dòng)模塊、推挽放大電路、高頻升壓器、全波整流電路和濾波電路組成，在所述濾波電路輸出端還設(shè)有電壓反饋電路，電壓反饋電路的輸出信號(hào)一路經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸出至所述控制模塊，另一路經(jīng)電壓跟隨器輸出至所述PWM模塊，所述控制模塊將電壓給定信號(hào)和電壓反饋信號(hào)進(jìn)行比較放大,根據(jù)給定值與反饋值的差值,輸出相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，以調(diào)整PWM脈沖信號(hào)的頻率；所述PWM模塊將電壓給定信號(hào)和電壓反饋信號(hào)進(jìn)行比較放大,根據(jù)給定值與反饋值的差值,調(diào)整PWM脈沖信號(hào)的占空比,以調(diào)整濾波電路輸出電壓的大小。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于壓電陶瓷的超聲波發(fā)生器，其特征是，所述高壓方波脈沖模塊由驅(qū)動(dòng)器和發(fā)射脈沖產(chǎn)生電路組成，所述驅(qū)動(dòng)器用于接受所述控制模塊的原始脈沖控制信號(hào)，將原始脈沖控制信號(hào)放大；用于根據(jù)放大后的原始脈沖控制信號(hào)，將所述高壓直流電信號(hào)調(diào)制成高壓方波脈沖激勵(lì)信號(hào)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于壓電陶瓷的超聲波發(fā)生器，其特征是，所述控制模塊采用AT89S52芯片，所述驅(qū)動(dòng)器采用IR2213芯片，所述發(fā)射脈沖產(chǎn)生電路為MOS管半橋電路，該半橋電路由兩個(gè)柵極相連的N型MOS管構(gòu)成；所述控制模塊產(chǎn)生的兩路原始脈沖控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器IR2213后控制兩個(gè)N型MOS管交替導(dǎo)通，將所述高壓直流電信號(hào)調(diào)制成用以激勵(lì)換能器的高壓方波。