发生频率（精选4篇）
发生频率 篇1
1 提高工程建设安全刻不容缓
建筑业的快速发展, 加强了它在国民经济中的作用及地位。特别是1998年以后, 建筑业增加值占GDP的比重长时间维持在6.6%~6.8%, 仅次于工业、农业、批发和零售贸易餐饮业, 在国民经济各部门中占居第四, 成为我国其中一个重要的支柱产业。作为新兴的支柱产业---建筑业, 但也是多发事故的行业, 跟其它行业相比更需要加强生产的安全。
1.1 建设工程安全的近状
我国建筑工人占世界建筑从业人数的约25%, 算得上世界最大的行业劳动群体, 不过他们的工作环境及安全状况存在着严重的问题。因为其行业的特点、工作人员的素质、工人和工作管理上的难度等等原因, 加上不同的文化观念、社会发展水平等社会现实, 建筑工程安全生产形势严峻, 建筑业成为次于采矿业的最危险的行业。与此同时, 我国正在进行历史上也是世界上最大规模的基本建设, 每年由于安全事故死亡的从业人员超过千人, 直接经济损失逾百亿元。虽然各级政府对建筑安全生产工作非常重视, 但安全生产的整体态势还是比较严峻。
1.2 工程建设安全系数低下的主要原因
第一、法律法规的缺失, 建设工程相关的安全生产法律法规和技术标准体系有待进一步完善, 相关标准也需要完善。
第二、政府监管存在真空环节。
第三、从业人员素质有待提高。
第四、企业安全管理不受重视。
2 提高工程建设安全生产系数的主要途径
2.1 坚持以人为本的原则
坚持以人为本, 首先是要将人的生命安全放在第一位。工程建设, 特别是关系到民生的重大基础设施建设, 直接关系到人民群众的生命财产安全。质量和安全相辅相成, 没有好的工程质量, 就无法保证工程的安全, 讲质量就是讲安全;建设事故频发, 建设质量无从谈起。讲安全就是维护人民的生命权, 就是以人为本, 要始终把质量安全生产作为工程建设管理的重中之重, 坚持质量为先、安全至上。
2.2 依靠科学管理提高安全生产质量
要改变依靠事后检查、总结教训来提高工程质量的习惯做法, 而是要全面推广落实全面质量管理体系和制度。全面质量管理是一套融管理思想、理论观念、手段、方法为一体的综合体系, 是以质量为核心的经营管理, 将组织所有的管理职能纳入质量管理的范畴。为实现工程建设又好又快的发展方针, 现阶段的工程建设要以质量为中心, 运用科学技术, 施行全过程的质量管理, 全面的质量管理, 全员参与的质量管理, 综合运用多种质量控制方法的管理。
2.3 提高安全防范标准
工程建设安全形势严峻、事故不断的主要原因, 在于很多部门和领导, 对工程安全管理只重事故发生后的处理和追责, 而不是在事故发生前进行预防和控制。要预防死亡重伤害事故, 必须预防轻伤害事故;预防轻伤害事故, 必须预防无伤害虚惊事故;预防无伤害虚惊事故, 必须消除日常不安全行为和不安全状态, 能否消除日常不安全行为和不安全状态, 则取决于日常安全风险管理是否到位, 也就是常说的细节管理, 这是作为预防死亡重伤害事故的最重要的基础工作。现实中就是要从细节管理入手, 抓好日常安全风险的细节管理工作, 善于查找隐患, 善于查找事故苗头, 降低不安全行为和不安全状态, 从而消除事故征兆, 实现预防重大事故。因此, 我们的工程建设安全管理应该将安全管理的关口前移, 即进行以事故预防为主要目的的安全风险管理。
为了扭转工程事故发生后再进行管理和追责的被动局面, 就应该将监管的关口前移, 在各类事故产生的“萌芽”状态, 就有效监管, 避免各类事故的发生。大量工程实践统计表明, 绝大多数事故是可以预防的, 绝大多数事故发生前会有事故前兆出现, 对安全风险监管的关口前移, 可以有效遏制事故的发生。
2.4 实施项目全寿命周期管理制度
现在我国工程领域存在“重新修、轻维修”倾向和不惜以牺牲质量安全为代价、谋求“高速度、高利润”的不良现象, 所以我们亟需树立工程全寿命周期质量安全的概念和完善相应的管理制度。
改革开放以来, 我国建筑物的实际平均使用年限仅为30年, 其中一些建筑甚至大型建筑的寿命仅仅10年左右, 比如沈阳绿岛体育中心。而国外一些建筑的寿命可以达到百年, 甚至超过百年。相对国外长寿命建筑, 我国建筑物的短命造成了钢筋、水泥等建筑材料的巨大浪费, 同时还增加了废物排放和对环境的破坏。
因此, 我们必须树立工程项目的全寿命周期管理的概念, 采用高质量的规划和设计, 延长工程寿命, 避免短命建筑、重复建设、交叉建设, 减少浪费。对工程项目所有建设和运行过程进行计划、协调、监督、控制和总结评价, 进行全面、综合的管理工作, 以满足建设项目功能和使用要求, 实现建设项目全寿命周期最优。
2.5 确立科技创新观念
科学技术是建设质量安全的基础和保证。向科学技术要质量和安全, 就要强化科技意识, 确立科技创新观念, 积极开展技术创新和科技攻关, 推进关键技术研究, 推进重大技术突破。在工程建设领域, 必须加强工程建设新材料、新工艺、新技术、新设备研究, 加强安全事故预测预报和防治技术研究, 加强计算机数值模拟仿真技术研究, 加强工程建设专业软件研究, 加强现代化、信息化、可视化和智能化的工程管理系统开发研究。在实际应用中, 要采用先进科学的技术标准和建设方案, 通过提高技术含量, 在确保安全和使用功能的前提下, 努力降低工程造价, 节约工程投资, 达到最佳的经济技术效益。
3 结束语
正如海恩法则强调的, 事故的发生一是矢量的积累的结果;二是再好的技术, 再完美的规章, 在实际操作层面, 也无法取代人自身的素质和责任心。提高防范意识, 防微杜渐才是确保工程生产安全进行的必胜法宝。
参考文献
[1]中国建筑工业出版社, 《建设工程安全生产技术》, 2008.11[1]中国建筑工业出版社, 《建设工程安全生产技术》, 2008.11
[2]高等教育出版社, 周海涛等, 《建设工程安全管理》, 2010.7[2]高等教育出版社, 周海涛等, 《建设工程安全管理》, 2010.7
发生频率 篇2
1 强声发生器加压室波动方程
强声发生器振膜前腔(加压室)可假定为一个圆柱体,圆柱体内声场满足三维波动方程[1]式(1)。
边界条件:
其中:Φ为加压室速度势,z为加压室轴向方向,r为加压室内径向方向,uz为加压室内质点轴向速度,a为加压室半径,u0为加压室在z=0处速度,f(r)为加压室在z=l处速度,βb为管壁阻抗。
加压室内声速、声压表示式:u=-▽Φ,P=jωρΦ。
其中:ω为声波传播角速度,ρ为空气密度。
考虑圆形加压室中心对称,在柱坐标系内,对加压室内波动方程采用分离变量方法,求得加压室内速度势方程[3]式(2)。
式(2)中:kzn为n次轴向波数,kzn为n次径向波数。
由波动方程式(1)边界条件,确定速度势方程中常数[3],求得
带入速度势方程,并联立加压室内声压方程,化简得加压室内声压方程表达式
针对不同加压室出口,考虑单孔出口、单圆环出口、多圆环出口加压室波动方程,如图1一图3所示。
1.1 单孔出口加压室
对于单孔出口加压室,如图1所示,其边界条件可表示如下[4]
其中:r1为单孔加压室半径,a加压室半径。
由等式(3),求得单孔出口加压室声压:
假设Pr为常数,当r=0时,p=pr,求出:
加压室对振膜反作用力:。
带入声压方程可求得加压室对振膜力导纳[4]
1.2 单圆环出口加压室
对于单圆环出口加压室,如图2所示,其边界条件可表示如下
f(r)=0,0
当w1相对r1很小时[3]
由等式(3),求得单圆环出口加压室声压:
由式(7)可知,当选取适当r1位置时,可消除加压室内谐波失真,即满足条件:
分别为零阶贝塞尔函数与一阶贝赛尔函数本征值。
假定加压室出口面积St已知,可得单圆环加压室出口宽度:
由此可知,选择适当加压室出口位置与面积(宽度),可抑制加压室内多次谐波失真。
此时加压室对振膜反作用力所产生力导纳如等式(6)所示,其中
其它变量定义保持不变。
1.3 多圆环出口加压室
对于多圆环出口加压室,如图3所示,其边界条件可表示如下
其中rm为第m个入口圆环距加压室中心距离,为第wm个圆环入口宽度。
由等式(3),求得多圆环出口加压室内声压方程:
若要抑制m次谐波失真,则需m个圆环,即
求得各圆环所在位置r1,r2,…,rm,并且求得各圆环面积之间大小关系A1/A2,…,Am。
在已知出口总面积条件下,结合上述条件,求得加压室各个圆环出口宽度分别为:
此时加压室对振膜反作用力所产生力导纳如等式(6)所示,其中
2 强声发生器加压室频响特性仿真与分析
由文献[5],构建强声发生器单元类比电路模型,选取加压室出口阻抗为边界条件,如图4所示。
其中:u0,z0为信号源有效电压值与内阻;R,L为音圈电阻与电感;Ma,Ra,Ca为单元振动系统等效声质量、声阻、声顺;Ca_b、Ca_f为振膜后腔声顺、振膜前腔声顺;Za_c加压室出口声阻抗。
2.1 单孔出口加压室频率响应特性
由图4类比电路模型,仿真加压室单元孔出口时,考虑高次谐波与不考虑高次谐波情况时加压室出口处频率响应曲线,如图5所示。高次声阻抗则由等式(6)变换获得。此时加压室出口位于加压室中心,半径为si为加压室出口面积。
图5表明,在低频范围内(<4 000 Hz)条件下,加压室出口处频率响应曲线不受加压室内高次谐波影响,此时加压室出口频率响应曲线与无谐波失真条件下频率响应曲线相同;随着频率升高,加压室出口频率响应产生谐波失真,失真频率分别为4 000,7 000,10 500,13 800,16 800Hz,在实际强声发生器中则表现为高频时,强声发生器产生尖锐叫声,失真频率数值与加压室半径有关。
2.2 单圆环出口加压室频率响应特性
由图4类比电路模型,仿真了单圆环情况下,加压室出口处频率响应曲线。分别考虑抑制一次谐波失真、抑制三次谐波失真条件下,出口处频率响应曲线,如图6所示。单圆环出口位置与出口宽度分别由等式(8)、等式(9)获得。
当单圆环位置r1=0.628a,宽度w1=0.002 5m时,可抑制加压室内一次谐波失真,如图6-1所示;当r1=0.236a,宽度w1=0.005 6 m可抑制加压室内三次谐波失真,如图6-2所示;单圆环位置越靠内侧,则可抑制更高次谐波失真,即圆环位置靠内,有利于高频通过,但单个圆环只能抑制一次谐波失真。
2.3 三圆环出口加压室频率响应特性
由图4类比电路模型,仿真加压室出口为三圆环条件下,考虑抑制一次二次三次谐波时,加压室出口频率响应特性,如图7所示。单圆环出口位置与出口宽度分别由等式(12)、等式(13)获得。
当三圆环位置分别为r1=0.237rd,r2=0.542rd,r3=0.85rd,宽度分别为w1=0.000 48 m,w2=0.000 49m,w2=0.000 49 m,可抑制加压室内一次二次三次谐波失真,如图7所示。
3 结论
(1)在高频范围(f>4 000 Hz)内,加压室将产生高次谐波,导致特定频带范围出现频率响应失真,此特定真频率与加压室半径有关,失真频率为4 000,7 000,10 500,13 800,16 800 Hz;
(2)通过选取适当圆环出口位置、宽度,可抑制加压室出口处的频率响应失真,若需同时抑制多个谐波失真,则需选择多个圆环出口,并选取适当出口位置、宽度。
摘要：采用边界值方法求解强声发生器加压室波动方程。构建强声发声器类比电路模型。仿真分析加压室出口频率响应特性。结果表明:高频范围内,强声发生器加压室将产生高次波,导致加压室出口频率响应失真。通过设计不同加压室出口位置与半径,可抑制加压室出口处频率响应失真。
关键词：加压室,波动方程,边界值方法,高次谐波,频响特性
参考文献
[1]杜功焕,朱哲民,龚秀芬,声学基础.南京:南京大学出版社,2001
[2]陈琳,陈新华,郝健,等.带螺旋式谐振腔的火箭强声发生器频响特性分析.科学技术与工程,2011;11(17):4018-4022
[3]潘忠诚.数学物理方法教程.天津,南开大学出版社,1993
[4] Smith B.An investigation of the air chamber of horn type loudspeakers, J Acoust Soc Am,1953;25(2):305-312
发生频率 篇3
关键词：振动发生器,固有频率,两自由度系统
0 引言
近些年来,随着科学技术的发展,现代工业对质量、精度及可靠性等提出了更高的要求,研究并解决工程实际中出现的各种振动问题已成了一项急迫的任务。机械振动问题大量存在于工程实际中,如汽车运行的振动、航天器运行的振动、风力发电运行的振动、机床加工过程产生的振动、电梯运行时的振动等。在日常生活与工程实际中,有的振动会带来一定的危害,例如会引起机械加工精度的下降与效率的降低;但有的振动可为人类服务,例如利用振动制造钟表、脱水机、采油机等。因此,通过分析、研究振动问题,限制振动有害的方面,有效利用振动有益的方面,是科研工作者不懈的追求[1]。
铸造用振动发生器在铸造过程中起到晶粒细化和气泡排除的作用,可实现改善、提高铸件质量和综合力学性能的目的。振动发生器的振动特性影响着铸造过程,因此对其振动特性进行研究是当前的一项紧迫任务,而研究振动特性就要从固有频率开始。
所谓结构本身固有的振动特性,就是指在脉冲激励力作用后的自由振动特性,自由振动频率就是系统的固有频率,由系统的质量及刚性所决定。由此可见,研究系统振动的固有特征,出发点是无阻尼自由振动,而主要研究内容则是固有频率[2]。
本文采用简单的两自由度系统模型计算和有限元仿真来求解振动发生器的固有频率,并通过对样机设备实验所取得的数据进行分析,得到振动发生器实际振动的频率范围,进而判断振动发生器的频率范围是否满足设计要求。
1 模型简化
图1为振动发生器的3D模型,要根据模型的特点对其进行简化和模态分析。模态分析是一种典型的线性分析技术,仅对线性模型才有效。同时,它还是整个动力学分析的基础,在进行其他动力学分析之前,一般都有必要先进行模态分析,以了解结构的固有动力学特性。
模态分析是其他动力学分析的基础,其作用如下:(1)大掌握结构的振动特性,利用这种特性,要么使结构避免共振(如公路、桥梁等),要么使结构按照特定的频率振动(如扬声器等);(2)认识(不同动力响应载荷下结构的动力响应是什么样的;(3)有助于在其他动力分析中估算求解控制参数。
振动发生器作自由振动时,其位移随时间按正弦规律变化,可视为简谐振动。简谐振动的振幅及初相位与振动的初始条件有关,振动的周期或频率与初始条件无关,而与系统的固有特性有关,所以采用模态分析的方法进行振动发生器的固有频率分析。
模态分析能确定结构的固有特性(周期、频率)和主振型,是对模态加载线性因素的分析,而其他任何非线性的因素都将被忽略。
根据上述原则,可以将振动发生器简化为典型的两自由度振动系统,结果如图2所示。
2 计算与分析
采用两自由度系统的标准模型进行理论分析与受力计算。任何具有质量和弹性的系统都能产生振动,现构造两自由度系统的理论模型:设弹簧不变形位置为系统的平衡位置,在某一瞬间质量体m1、m2分别移动的位移为x1、x2,弹簧刚度为k1、k2,系统状态如图2所示。
由牛顿第二定律,可以得到振动微分方程:
将方程(1)移到等式的同侧得:
将方程(2)写成矩阵形式,即:
简化即:
式中,M为质量矩阵;K为刚度矩阵。
设输入位移函数为:
速度函数即对位移函数求导,于是速度函数为:
同理加速度函数为:
将方程(5)(6)(7)带入方程(3)得到:
行列式x1、x2有解的充分必要条件是系数行列式为0,于是有:
即:
解得:
式中,ω1、ω2为两自由度系统的固有频率。
将本设备参数列出,如表1所示。
将数据带入公式(11)求解得:ω1=11.87;ω2=34.3。而需要的是二阶固有频率ω2=34.3,所以经过计算,系统的固有频率为34.3 Hz。
模态分析的一般方法和步骤:ANSYS模态分析主要包括建模、加载计算和后处理3个步骤[3]。
(1)建模:定义工作文件名和标题;定义单元;定义材料属性;建立几何模型;网格划分。
(2)加载及求解:设置模态分析类型及分析选项;施加边界条件(在模态分析中唯一有效的是零位移约束载荷);求解。
(3)结果后处理:在后处理模块中,可用3种方式获取模态分析结果(列表显示、图形显示和动画显示)。
根据有限元简化的原则得到模型,在ANSYS软件中按照步骤再次进行仿真计算。图形显示结果为:二阶自由度ω=34.2,这证明了计算结果的正确性。
对样机进行46组实验,分析出各组实验数据最大峰值对应的振动频率(图3)分别为:25 Hz、37.5 Hz和50 Hz,振动频率范围在25～50 Hz之间。
3 结论
经过计算和仿真得到振动发生器的固有频率为34.3 Hz;对实际样机设备进行实验,采集了46组数据,得到设备振动时频率范围在25～50 Hz之间,而我们计算的固有频率在此范围内,也满足设计要求。计算与实验结果表明:振动发生器的振动频率参数满足设计要求。
当外部激励频率靠近系统的固有频率,即可使设备处于最理想的振动响应状态;其他时候使外部激励频率远离系统的固有频率,即可使设备处于激励状态下的振动响应状态,这样就充分利用了设备的振动特性,有效地利用了振动。
参考文献
[1]何幸保.朱建军.两自由度系统固有频率与主振型的算法研究[J].湖南工程学院学报.2012(9):39~41
[2]任明章.机械振动的分析与控制以及计算方法[M].北京:机械工业出版社,2011
发生频率 篇4
一、频率自动跟踪原理
在实际超声加工中, 随着外界温度、材料刚度、负载等工况的变化, 会引起系统参数的变化, 使得最大效率输出的超声系统的谐振频率发生漂移, 从而导致换能器的谐振频率发生变化。这种变化可能会使换能器工作面的振动幅度减小, 加工效率下降, 所以必须实时地对换能器的谐振频率进行跟踪。若用手工方式调整频率效率低下, 并不适应目前自动化生产的需要。因此, 就需要发生器具有自动调节频率的性能, 即通常所说的频率自动跟踪。频率跟踪技术其实就是利用反馈原理及技术, 自动调节发生器的振荡频率, 使其随着换能器谐振频率的变化而改变, 以保持换能器能始终工作在某种设定状态下。
频率自动跟踪实现方式主要有声反馈和电反馈两大类, 声反馈是从换能器上采集谐振频率的电讯号, 然后反馈至前级放大器形成自激振荡器, 主要应用于超声电机的频率跟踪上, 需要在负载端进行机械连接, 将换能器的机械振动转换为电信号后送到发生器的输入端, 这种反馈电路虽简单, 但要进行负载端的机械连接较费事, 效果也不够理想, 故应用较少。目前随着元器件及控制技术的发展, 电反馈方式已经占据主导地位, 包括以差动变量桥式电路为代表的自激振荡方式, 以及电流反馈式跟踪、功率反馈式跟踪及锁相式跟踪电路等它激式自激振荡方式, 不同的频率跟踪方案所设定的换能器的工作状态是不同的, 究竟采用哪一种方案需根据实际情况来确定。
二、实现频率自动跟踪所选取的方案
在电反馈系统中, 根据对换能器两端的电压和电流采样信号中所包含幅度和相位信息的不同, 可以构成多种频率跟踪方案, 常用的有以下几种:
1、电流方案:
根据换能器谐振时谐振阻抗最小, 回路电流最大的原理, 改变超声电源的频率, 将换能器设定在电流最大时的工作状态。
2、功率方案:
根据换能器谐振时电功率最大, 反射功率最小的原理, 将换能器两端采样得到的电压和电流信号相乘, 得到最大功率信号, 搜索出最大功率点, 即为谐振频率点。
3、相位方案。
利用锁相环技术, 将换能器两端采样得到电压和电流信号, 送入到鉴相器, 使其输出信号控制压控振荡器的振动频率, 使换能器工作于电压与电流同相状态。
三、典型的频率跟踪电路
以下是几种常见的频率跟踪电路:
1、差动变量桥式电路
差动变量器桥式自动频率跟踪电路是依靠电桥的平衡机理来对换能器电学臂的无功和有功分量进行弥补;利用从换能器提取的电压和换能器的振动电流成比例的原理, 再使换能器能够在共振频率上工作。在这里换能器既是自振系统的负载, 又是振荡器的选频元件。
差动变量桥式电路对压电换能器电学臂进行补偿, 使电反馈信号取决于机械臂, 从而能够在机械谐振频率上始终保持自激振荡, 达到频率的自动跟踪, 工作原理如图1所示。
图中虚线框中的C0、R1、C1、L1是换能器的等效参数, C1、L1、R1所在支路即为串联谐振支路。UO是激励信号, Ui是提取的电信号, TF是电流互感器 (实际上是一次侧具有两个对称线圈的互感器) , W1和W2是两个对称线圈, C是补偿电容。当C、W1、W2、C0组成的桥式电路平衡时, C:W1=C0:W2, 即电容C上流过的电流IC和电容C0上流过的电流I0在TF中的磁通将相互抵消, 只有Cl上流过的电流I1才会在W3中激发出感应电流, 通过线圈时产生的磁通将激励产生电压Ui, 并反馈回发生器输入端, 即Ui只与机械臂电路有关。当串联支路谐振时, I1最大, Ui才最大, 并且满足相位条件, 能够与激励电源构成回路产生自激振荡。
根据上述原理, 我们也可以用运算放大器的差动放大电路来完成TF的耦合作用, 将输入部分以差值形式显示出来, 以达到补偿的目的。当Uo等于串联谐振频率时, 电流I1最大, 此时反馈信号最强, 且于Uo同相位, 满足振荡条件, 构建成一个自激振荡回路, 自激振荡频率随机械谐振点同步变化, 实现频率自动跟踪。
2、电流反馈频率跟踪电路
超声发生器驱动电流大小及变化趋势, 与振动系统工作状态密切相关。谐振状态下, 换能器阻抗最小, 回路电流最大, 振幅大小近似正比于电流大小。因此, 搜索到电流最大值, 便可使换能器工作在最佳状态, 达到频率跟踪的目的。
电流反馈频率跟踪系统的核心是检测控制换能器电流大小, 主要是根据具体情况通过单片机来改变发生器的工作频率控制换能器电流处于最大值, 工作原理如图2所示。
安装于主电路的电流传感器检测超声换能器的工作电流, 经A/D转换输入给单片机。单片机将瞬时电流值与上次检测的电流值比较、判断后, 改变PWM输出的占空比, 从而改变脉冲发生器的输出频率, 通过驱动电路传给桥式逆变电路, 实现换能器工作频率的调整。
在采用电流反馈式频率跟踪电路时要注意存在如何正确搜索谐振频率的问题, 因为匹配网络采用串联方式, 故在串联谐振频率的低频点和高频点处可能会出现两个电流峰值, 可能导致误跟踪到高频点。另外还需重视搜索电流最大值的方法和算法问题, 要求脉冲发生器能快速、准确地跟踪系统固有频率的缓慢漂移和瞬时变化, 因此需要充分考虑如改变步长等算法搜索电流最大值, 加快频率跟踪速度。
3、最大功率检测法频率跟踪电路
超声换能器处于谐振状态时, 输出的声功率最大, 此时加在振动系统上的电功率也是最大。而当振动系统的激励信号的频率偏离振动系统的谐振频率时, 即失谐时输出功率明显地减小, 此时若能检测出加在振动系统上的电功率, 并以此来控制振荡器频率, 使它始终维持在最大输出功率状态, 这样就可以实现频率跟踪, 原理框图如图3所示。
4、锁相环频率跟踪电路
当压电换能器处于谐振状态时, 加在其两端的电信号与流过其中的电压信号是同相的, 而当换能器工作于失谐状态, 激励信号的频率偏离换能器的谐振频率时, 其两端的电信号与流过的电流信号不再同相位。这时将换能器两端采样得到电压和电流信号, 送入到鉴相器, 由鉴相器比较输入信号与输出信号之间的相位差, 产生误差信号, 经低通滤波器形成控制信号, 朝着减小相位差的方向改变压控振荡器的频率, 使之与输入信号频率相同, 让换能器工作于电压与电流同相状态, 这就是锁相环频率跟踪电路工作的理论依据, 其电路原理图如图4所示。
锁相环频率自动跟踪电路有以下几个优点:1、换能器不直接包括在反馈网络之内, 避免了因换能器不对称造成电路中各元件参数的严格选择和复杂调试。2、频率自动跟踪系统的控制信号与换能器振动系统的电压、电流波形的好坏关系不大。这样就能保证这种系统能够应用于大功率超声设备, 实现大功率超声设备的自动跟踪。3、输出功率相对较稳定, 不会因负载的变化而产生显著的变化。
随着电子元器件技术的发展, 锁相环功能的电路已经集成化, 其典型产品有通用性较强的NE565, 低功耗COMS型4046等, 所以锁相式频率自动跟踪电路的设计会更方便、可靠。
在实际应用中发现, 随着负载突然变化或换能器的温度缓慢变化, 换能器的谐振频率变化也呈瞬时或缓慢的形式, 故对于不同的变化形式, 可以采用不同的频率跟踪方法。如对于瞬时频率跟踪采用锁相跟踪方式效果较好, 而对于换能器因温度及性能一致性差等原因引起的的谐振频率漂移用电流反馈来跟踪则更合适, 如果采用两者相结合的办法可以解决锁相跟踪易失锁和电流反馈式响应速度慢的缺点。由此可见复合式跟踪法综合了各种频率跟踪方法的优点且弥补了各自的缺点, 使得频率跟踪更加可靠。
摘要：频率跟踪电路是超声系统中的重要组成电路, 文章介绍了频率自动跟踪原理, 分析了实现频率自动跟踪所选取的方案, 对于几种典型的频率跟踪电路进行了分析说明, 并提出电路应用中需注意之处。
关键词：频率自动跟踪,换能器,典型电路
参考文献
[1]张尧, 吴丰顺, 鲁中良.超声波焊接电源频率自动跟踪方式.电焊机, 2003, (8) :39-42
[2]鲍善惠, 王慧敏.超声波发生器的频率跟踪电路.洗净技术.1998, 2 (5) :3-6
[3]蔡崇成, 李志淳.大功率超声用有源频率自动跟踪系统.应用声学, 1990, 9 (9) :41-43
[4]王艳东, 李赫, 王敏慧, 等.锁相环跟踪超声振动系统谐振频率的改进.声学技术, 2007, 26 (2) :253-256
[5]卞业伟, 沈锦飞.基于TMS320LF2407的新型超声波电源的研究[J].现代电子技术, 2010, (12) :201-204.