[發(fā)明專利]一種超聲波發(fā)生器工作頻率點搜尋方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711314311.5
• 申請日: 2017-12-09
• 公開（公告）號: CN107860464B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐志強;林呼明
• 申請（專利權(quán)）人: 玉環(huán)震浪超聲股份有限公司
• 主分類號: G01H13/00
• 分類號: G01H13/00;B06B1/02
• 代理公司: 臺州市方圓專利事務(wù)所(普通合伙) 33107
• 代理人: 張智平

本發(fā)明提供了一種超聲波發(fā)生器工作頻率點搜尋方法，屬于超聲波發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有技術(shù)中搜尋超聲波發(fā)生器最佳頻率點的準(zhǔn)確性較低的問題。一種超聲波發(fā)生器工作頻率點搜尋方法，超聲波發(fā)生器包括整流濾波電路、與整流濾波電路相連的逆變電路、與逆變電路連接的匹配電路以及與匹配電路連接的換能器，本方法包括以下步驟：A、設(shè)定頻率搜索范圍；B、超聲波發(fā)生器上電后進行全局搜索；C、確定最佳工作頻率點；D、持續(xù)進行局部搜索。本超聲波發(fā)生器工作頻率點搜尋方法能準(zhǔn)確搜尋超聲波發(fā)生器的最佳工作頻率點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超聲波發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超聲波發(fā)生器工作頻率點搜尋方法。

背景技術(shù)

超聲波發(fā)生器是大功率超聲系統(tǒng)的重要組成部分。超聲波發(fā)生器作用是把市電轉(zhuǎn)換成與換能器相匹配的高頻交流電信號，驅(qū)動換能器工作。超聲波發(fā)生器的應(yīng)用很廣泛，如超聲清洗，超聲焊接到超聲加工，超聲醫(yī)療等。特別是超聲清洗領(lǐng)域，超聲波發(fā)生器驅(qū)動換能器能使得清洗物體十分干凈。超聲清洗裝置包括超聲波發(fā)生器和清洗槽組成。

為了使換能器工作能夠發(fā)揮超聲清洗的優(yōu)越性。要求超聲波發(fā)生器驅(qū)動換能器需要工作在諧振狀態(tài)，一般在工作前通過電源的點頻率滿足諧振狀態(tài)。但是在實際工作中，由于超聲波發(fā)生器工作時會處在不同的阻抗下，并且不同的工作環(huán)境也會使阻抗發(fā)生變化，比如清洗槽的大小、清洗槽內(nèi)水溫變化、清洗槽內(nèi)水的清潔度以及不同規(guī)格的超聲波發(fā)生器等等，因此在實際工作時阻抗隨著阻抗特性曲線變化時，超聲波發(fā)生器工作在原有的固定頻率下工作，會造成系統(tǒng)處在非諧振狀態(tài)，導(dǎo)致工作質(zhì)量下降，嚴(yán)重時會損壞超聲波設(shè)備。

為了使超聲波發(fā)生器能在諧振狀態(tài)下工作，超聲波發(fā)生器在工作中需要自動搜尋最近工作頻率點。如中國專利公開了申請?zhí)枮?00710073631.6的一種數(shù)字式超聲波發(fā)生器，其包括整流濾波電路、逆變單元、匹配電路、換能器以及振蕩驅(qū)動電路，該專利還認(rèn)為在超聲波發(fā)生器內(nèi)電流最大時，此時對應(yīng)的超聲波發(fā)生器工作頻率為諧振頻率。雖然該專利能夠在一定程度上找到超聲波發(fā)生器最佳工作頻率點(諧振頻率點)，但是需要一個前提是阻抗特性曲線需要是單一的，只有一個并聯(lián)諧振點或一個串聯(lián)諧振點。但實際上阻抗特性隨著超聲波發(fā)生器工作頻率變化并非只有一個波峰波谷，不同的震子或震盒及安裝方式對阻抗特性曲線均有影響，常見的是多個波峰波谷，這樣上述搜尋方式有可能只能追到某個電流相對最大點，而不是全頻率范圍內(nèi)的最大點，并且阻抗越低電流越大并不一定是最佳工作頻率點，在阻抗特性曲線的極感性或極容性段會出現(xiàn)最低阻抗，但超聲波發(fā)生器工作頻率在阻抗特性曲線的極感性或極容性段，工作效率很差并不能有很好的工作效率，并且在某些工況下，阻抗可能存在整體偏容性或者感性的特性，在這些工況下找到最大電流點進行工作清洗效果也不佳。因此該方法難以準(zhǔn)確找到超聲波發(fā)生器最佳工作頻率點。

極感性指的是阻抗特性曲線的最右邊，電壓電流的相位差為正90度，極容性指的是阻抗特性曲線的最左邊，電壓電流的相位差為負(fù)90度。

現(xiàn)有技術(shù)中除了通過電流搜尋最佳工作頻率點，還有通過電壓和電流的相位搜尋最佳工作頻率點。如中國專利公開了申請?zhí)枮?01610611587.9的一種數(shù)字式超聲波發(fā)生器及其自動鎖頻方法，其采用將電壓波形和電流波形進行乘法計算得到直接波形的大小直接反映出電壓電流波形的相位差，相位差越小說明越接近最佳諧振點，零相位時處于最佳諧振點。雖然該專利能夠在一定程度上找到超聲波發(fā)生器最佳工作頻率點(諧振頻率點)，但是需要一個前提是匹配工作后并聯(lián)諧振點和串聯(lián)諧振點都是零相位，超聲波發(fā)生器的換能器安裝方式是并聯(lián)時并聯(lián)諧振點位于阻抗最高點；安裝方式是串聯(lián)時串聯(lián)諧振點位于阻抗最低點。其存在以下缺陷：在某些工況下阻抗可能存在整體偏容性或者感性的特性，在這些工況下相位整體為負(fù)(偏容性)或為正(偏感性)，電路中零相位不存在，并不能找到最優(yōu)工作點，因此該方法搜尋最佳頻率點的準(zhǔn)確性也較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種超聲波發(fā)生器工作頻率點搜尋方法，該方法解決的技術(shù)問題是如何準(zhǔn)確搜尋超聲波發(fā)生器的最佳工作頻率點。