本文關(guān)鍵詞：寬頻帶超聲波生物處理系統(tǒng)的閉環(huán)控制研究　出處：《江南大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：超聲波是由超聲波振子振動產(chǎn)生,其頻率和幅度決定了超聲波的頻率和功率,因此,超聲波的生成和控制可概述為對振子的振動控制。超聲波振子通常由壓電陶瓷制成,可實現(xiàn)電能到機械能的轉(zhuǎn)換。振子均有其特定的共振頻率,當(dāng)外加在振子上的電壓頻率等于其共振頻率時,振子的能量轉(zhuǎn)化效率最高�，F(xiàn)有市場上超聲波設(shè)備中普遍只安裝單種共振頻率的振子,只適合于工業(yè)化生產(chǎn),但并不適用于實驗室中對寬頻帶超聲波的需求。另外,在閉環(huán)控制的情況下,所生成超聲波的頻率和功率才不至于大范圍漂移。本文針對寬頻帶和閉環(huán)控制設(shè)計了相應(yīng)的軟硬件系統(tǒng)最終完成一套寬頻帶閉環(huán)超聲波生物處理裝置的開發(fā),主要內(nèi)容為:設(shè)計一個超聲波生物處理槽,槽底安裝4組不同共振頻率的超聲波振子,振子支持的頻率范圍在20kHz~40kHz之間;以開關(guān)電源方式產(chǎn)生系統(tǒng)中所需的15V供電電源,用于控制功率開關(guān)管以及給控制主板供電;設(shè)計一個輸出電壓在0~300V可調(diào)的Buck電路用于超聲波振子的供電,達到功率調(diào)節(jié)的功能;Buck電路的輸出端加入電壓檢測電路,為閉環(huán)控制提供電壓測量依據(jù);Buck電路的輸出電壓作為高頻逆變電路的電壓源,逆變電路生成頻率可調(diào)的驅(qū)動電源,以驅(qū)動超聲波串聯(lián)諧振電路,繼而在超聲波振子兩端產(chǎn)生相應(yīng)頻率和電壓的驅(qū)動脈沖;系統(tǒng)的參數(shù)顯示和設(shè)置通過7寸液晶觸摸屏實現(xiàn);在生物處理槽中加入蛋白質(zhì)濃度檢測傳感器,實時反饋處理槽中蛋白質(zhì)的濃度;控制主板中ARM芯片實現(xiàn)總體控制,PID運算等功能;FPGA芯片負責(zé)多路復(fù)雜PWM波形的產(chǎn)生;通過上述研究并進行系統(tǒng)中相關(guān)的硬件設(shè)計、軟件設(shè)計和樣機測試,結(jié)果表明,本文設(shè)計的寬頻帶超聲波生物閉環(huán)控制系統(tǒng)可產(chǎn)生的超聲波頻率范圍在20kHz~40kHz之間,控制電壓可調(diào)范圍在0V~300V之間。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB559
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本文編號：1311834