[發明專利]一種超聲波加工系統的頻率跟蹤方法

在審

• 申請號: 202010658964.0
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111817711A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 周麗娟
• 申請（專利權）人: 杭州國彪超聲設備有限公司
• 主分類號: H03L7/08
• 分類號: H03L7/08;H03K3/037
• 代理公司: 杭州奧創知識產權代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

1.一種超聲波加工系統的頻率跟蹤方法，其特征在于：采集超聲換能器兩端的電壓信號和超聲換能器回路的電流信號，將這兩個信號分別輸入對應的比較器正輸入端，轉換為同相位的方波信號；

兩個方波信號再輸入異或門XOR和D觸發器，則異或門XOR的輸出脈沖信號的脈寬反映電壓、電流信號的相位差大小，D觸發器輸出端的電平狀態反映超聲換能器的阻抗特性；

其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟1.在超聲波電源上電時，搜索換能器的正反諧振頻率點f_s、f_p并進行保存，將當前超聲加工系統輸出電壓頻率Cur_Fre設置為f_p；

步驟2.當系統運行時，每隔t_{sm_T}判斷當前追頻標志位狀態，如果追頻標志位為True，則進入D觸發器追頻模式，然后進入步驟3；如果追頻標志位為False，則進入相位差追頻模式，然后進入步驟4；

步驟3.獲取當前D觸發器輸出端狀態；

a)當檢測到D觸發器輸出端狀態為高電平時，則輸出電壓頻率Cur_Fre設置為Cur_Fre+Up_Move，將追頻標志位設置為True；當輸出電壓頻率大于f_p+Max_Setup時，則將輸出電壓頻率設置為f_p+Max_Setup，返回步驟2，其中Up_Move表示D觸發器模式下增加頻率的變化步長，Max_Setup表示D觸發器模式下頻率上界；

b)當檢測到D觸發器輸出端狀態為低電平時，則輸出電壓頻率設置為Cur_Fre-Down_Move；當輸出電壓頻率小于f_p-Min_setup時，則將輸出電壓頻率設置為f_p，將追頻標志位設置位False，返回步驟2，其中Down_Move表示D觸發器模式下減少頻率的變化步長，Min_Setup表示D觸發器模式下頻率下界；

步驟4、開啟相位差追頻模式，相位差追頻模式具體流程如下：

a)獲取當前電壓、電流信號之間的相位差；

b)當檢測到相位差大于相位差閾值Phase_th時，則以f_p為起點，頻率變化步長為step，在(f_p，f_p+Lim_th)范圍內搜索諧振頻率，若在此范圍內檢測到的相位差仍大于相位差閾值Phase_th，則將輸出電壓頻率Cur_Fre重新調回起點f_p，以相同的步長step，在(f_p-Lim_th，f_p)范圍內搜索諧振頻率；若在內此范圍內檢測到的相位差Duty仍大于相位差閾值Phase_th；則將輸出電壓頻率Cur_Fre起點設置為f_p+Lim_th，在(f_p+Lim_th，f_p+2Lim_th)范圍內以相同步長搜索諧振頻率，按此規律依次向下進行搜索，其中Lim_th表示相位差追頻模式下的單次掃頻界限值；

c)檢測系統輸出電壓頻率Cur_Fre是否在(f_s-Ran_th，f_s+Ran_th)范圍內，若在則返回步驟b；若超出此范圍則將當前輸出電壓頻率Cur_Fre設置為f_p，返回步驟b，其中Ran_th表示相位差追頻模式下的掃頻區間參數；

d)當檢測到相位差小于相位差閾值Phase_th時，則f_p＝Cur_Fre，返回步驟b；

e)檢測D觸發器輸出端是否為高電平，若D觸發器輸出端為高電平，追頻標志位為True，則進入D觸發器追頻模式，相位差追頻模式關閉。

2.根據權利要求1所述的一種超聲波加工系統的頻率跟蹤方法，其特征在于：采用異或門輸出信號的多個超聲周期來計算相位差

其中T為多個超聲周期的總時間，T_h為異或門XOR在T時間內的高電平時間。