Источники питания ультразвуковых пьезокерамических преобразователей

• Автор: Редько, Виталий Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 134 с. : ил

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ К СОВРЕМЕННЫМ УЛЬТРАЗВУКОВЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ УСТАНОВКАМ (УЗТУ)

1.1 Классификация и характеристики УЗТУ

1.2 Исследования параметров пьезокерамики как нагрузки генера-

( тора

1.3 Измерение параметров схемы замещения пьезокерамического

преобразователя

Выводы по главе

ГЛАВА 2. СПОСОБЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ

2.1 Особенности работы пьезокерамических излучателей от ис-
^ точника прямоугольного напряжения
2.2 Согласование импедансов источника питания и пьезокерамического излучателя
2.2.1 Исследование передаточных характеристик согласующих цепей
2.2.2 Исследование энергетических показателей
2.2.3 Оптимизация массо - габаритных параметров
2.3 Стабилизация рабочего режима ультразвукового излучателя
2.4 Возбуждение пьезокерамических излучателей однотактными
схемами
Выводы по главе

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ ПИТАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДУЛИРОВАННЫХ РЕЖИМОВ ВОЗБУЖДЕНИЯ
ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
З Л Практические схемы систем питания пьезопреобразователей
ЗЛ.1 Источник питания ультразвуковой технологической установки
З Л .2 Ультразвуковая установка для диспергирования жидких сред.
3.2 Амплитудно- модулированное питание ультразвуковых технологических установок
Выводы по главе
Заключение
Литература
Приложения
Введение
Актуальность работы. Технологии с использованием мощных акустических колебаний ультразвуковой частоты применяются в промышленности уже около 50 лет. При наложении ультразвуковых колебаний многие технологические процессы проходят более эффективно (повышается скорость и/или улучшается качество обработки изделий), идут те процессы, которые без наложения ультразвука вообще не происходят [1], [8], [9].
Основными источниками акустических колебаний являются излучатели на основе пьезокерамики. Данные излучатели работают на мощностях обычно до 1 кВт [2], [7]. Для их питания применяются ультразвуковые генераторы, работающие в линейном или ключевом режиме.
Ультразвуковые технологии постоянно развиваются, появляются новые направления, такие как, например ультразвуковая хирургия, получившая в последние годы бурное развитие [64], [69], [85]. Увеличивается функциональность технологических установок.
Совершенствуются пьезокерамические материалы, увеличивается их номенклатура. Появилось большое количество материалов существенно отличающихся друг от друга по основным параметрам, что позволяет разработчику технологических установок оптимально подбирать пьезокерамику под конкретную задачу [11].
Изменения в ультразвуковой технологии и свойствах пьезокерамических материалов привело к тому, что существовавшие принципы и методики построения и расчета источников питания (ультразвуковых генераторов) в новых условиях оказываются не всегда эффективными (источники питания имеют невысокие КПД, стабильность параметров и надежность).
В связи с этим можно выделить следующие основные недостатки существующих методик разработки источников питания для ультразвуковых пьезокерамических технологических установок:

СО I т=1 т*п к-Kt z„,
к
*100%
(1.3-7)
где: Яп- сопротивление контура с номером п на собственной резонансной частоте, 2т - модуль комплексного сопротивления контура с номером т.
Если произвести замену

Qn =eanLjR„=l'a>KCKRn и R„ = R [8], [60], то получим выражение
8Mn ~

т*п

+ Qm (m ~ I mY

(1.3-8)
Для исследуемого ультразвукового излучателя с равной для всех контуров добротностью Q — 30, методическая погрешность стремится к величине д, -7,2%.
Определение параметров схем замещения паразитных резонансов, если таковые имеются, может оказаться задачей более сложной. Так как они могут находиться вблизи друг друга и иметь малые добротности, что в свою очередь не дает возможности рассматривать каждый резонанс отдельно. Наиболее простым решением этой задачи может быть моделирование паразитных резонансов аналитически или с помощью ЭВМ в 'программах Mead, PSpice или аналогичных им на основе уже рассчитанной основной схемы (рис. 1.2.3).