發(fā)布時(shí)間：2017-10-21 10:31

  本文關(guān)鍵詞：非接觸式超聲裂解系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 超聲裂解 直接數(shù)字頻率合成 D類功放 頻率跟蹤 非接觸式

【摘要】：近年來(lái),超聲波技術(shù)由于其存在熱效應(yīng)、空化作用等物理化學(xué)效應(yīng)而被廣泛應(yīng)用到細(xì)胞破碎和酶催化等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。對(duì)不同生物樣品的處理,現(xiàn)有超聲設(shè)備存在工作方式單一、對(duì)負(fù)載適應(yīng)性差和處理效率低的不足,樣品溫度、粘稠度的變化引起負(fù)載的諧振頻率發(fā)生漂移,從而導(dǎo)致系統(tǒng)處于失諧狀態(tài),增加了功率損耗、降低了輸出振幅,所以超聲裂解技術(shù)在處理不同樣品的應(yīng)用中有局限性。本文針對(duì)傳統(tǒng)超聲電源的缺點(diǎn)以及超聲生物裂解的所需的溫度控制和對(duì)不同樣品處理下的負(fù)載自適應(yīng)變化需求,采用直接數(shù)字頻率合成、D類功率放大、鑒相變換、頻率跟蹤等技術(shù),研究設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)超聲波裂解系統(tǒng)。系統(tǒng)中利用超聲空化等效應(yīng)和試管水浴處理具有非接觸無(wú)污染的特點(diǎn)。直接數(shù)字頻率合成技術(shù)可以使得輸出頻率在一個(gè)比較大的范圍內(nèi)變化以適應(yīng)不同處理樣品的要求。D類功率放大電路的加入簡(jiǎn)化了逆變主電路結(jié)構(gòu)。在仿真研究了超聲換能器的物理特性以及多頻特性基礎(chǔ)上,對(duì)超聲波換能器諧振頻率進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤,采用PI快速定位諧振點(diǎn)范圍和DDS精調(diào)減少電流電壓相位差兩種方法同步調(diào)整輸出頻率使負(fù)載工作在諧振狀態(tài),調(diào)幅電路的加入可以控制輸出電壓幅值從0~100%間256級(jí)可調(diào)。測(cè)試結(jié)果表明,該自適應(yīng)超聲裂解系統(tǒng)的功率因數(shù)可達(dá)92%,最大輸出功率400W。
【關(guān)鍵詞】：超聲裂解 直接數(shù)字頻率合成 D類功放 頻率跟蹤 非接觸式
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB559
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)10-12
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容12
• 1.4 全文組織安排12-14
• 第二章 系統(tǒng)原理與總體設(shè)計(jì)14-26
• 2.1 超聲振動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成14-17
• 2.2 超聲換能器阻抗和物理特性的分析與仿真17-21
• 2.2.1 壓電換能器的阻抗特性17-18
• 2.2.2 COMSOL Multiphysics以及換能器的建模與仿真18-20
• 2.2.3 仿真結(jié)果分析20-21
• 2.3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖21-25
• 2.3.1 系統(tǒng)電源模塊22-23
• 2.3.2 DDS波形發(fā)生模塊23
• 2.3.3 超聲振幅控制單元23-24
• 2.3.4 功率放大模塊24
• 2.3.5 阻抗匹配電路24
• 2.3.6 反饋電參數(shù)取樣單元24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)26-45
• 3.1 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)26-27
• 3.2 DDS的配置和波形的產(chǎn)生27-31
• 3.2.1 常用DDS芯片選型及AD9850 芯片介紹27-29
• 3.2.2 正弦波產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)29-31
• 3.3 超聲振動(dòng)幅度控制31-33
• 3.4 SPWM產(chǎn)生以及功率放大電路33-39
• 3.4.1 單相SPWM的產(chǎn)生及IRS2092 芯片的選用33-34
• 3.4.2 逆變電路設(shè)計(jì)34-37
• 3.4.3 功率放大主電路的選擇和設(shè)計(jì)37-39
• 3.5 換能器的阻抗匹配電路39-42
• 3.5.1 阻抗匹配方式的選擇39-41
• 3.5.2 阻抗匹配電路的設(shè)計(jì)優(yōu)化41-42
• 3.6 反饋電參數(shù)取樣電路42-44
• 3.7 本章小結(jié)44-45
• 第四章 系統(tǒng)軟件部分仿真與設(shè)計(jì)45-55
• 4.1 超聲換能器諧振頻率多峰特性的分析45-46
• 4.2 超聲換能器諧振頻率的跟蹤控制46-54
• 4.2.1 單片機(jī)程序初始化47-49
• 4.2.2 AD9850 控制字程序49-50
• 4.2.3 PI控制下的頻率粗調(diào)50-53
• 4.2.4 DDS控制下的頻率精調(diào)53-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 第五章 系統(tǒng)性能測(cè)試55-59
• 5.1 測(cè)試內(nèi)容與軟硬件需求55
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論55-58
• 5.3 本章小結(jié)58-59
• 第六章 總結(jié)與展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間公開(kāi)發(fā)表的論文及科研成果64-65
• 致謝65-66
• 附錄66-69

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 石雄,楊加功,彭世蕤;DDS芯片AD9850的工作原理及其與單片機(jī)的接口[J];國(guó)外電子元器件;2001年05期

2 鄭景潤(rùn);;基于包裝機(jī)械的超聲焊接技術(shù)研究及應(yīng)用[J];包裝與食品機(jī)械;2014年05期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 院建崗;嚴(yán)碧歌;楊艷妮;;超聲空化在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)功率超聲分會(huì)2005年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 季建勛;超聲波生物破碎裝置的控制與研究[D];江南大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：1072866