發(fā)布時(shí)間：2022-08-06 19:47

　　隨著大功率壓電超聲換能器在不同領(lǐng)域的廣泛使用,其驅(qū)動(dòng)效率成為至關(guān)重要的方面。因負(fù)載變化或溫度升高導(dǎo)致大功率壓電換能器阻抗變化、頻率漂移等問題,從而降低靜態(tài)阻抗匹配效率甚至匹配失效。動(dòng)態(tài)阻抗匹配雖然可解決壓電超聲換能器工作過程中參數(shù)變化的問題,但仍然存在著匹配效率低、匹配精度差等不足之處。針對(duì)上述問題,本文通過優(yōu)化現(xiàn)有動(dòng)態(tài)匹配方案和指出壓電換能器熱功耗將持續(xù)影響換能器電學(xué)特性,需要合理的散熱,降低溫升對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的影響,從而提出了壓電超聲換能器自適應(yīng)匹配方案。首先根據(jù)阻抗匹配原理分析不同類型匹配電路,選擇適合動(dòng)態(tài)匹配的繼電器控制匹配元件切換的電感電容型匹配電路,通過MATLAB仿真分析壓電換能器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)得到匹配元件允許誤差為±10%,激勵(lì)信號(hào)頻率分辨率需達(dá)到10Hz。然后實(shí)驗(yàn)測(cè)試溫度、負(fù)載對(duì)壓電換能器各項(xiàng)等效參數(shù)的影響,結(jié)果表明溫度大于50℃或壓強(qiáng)大于1.77×10~4 N/m~2均降低其驅(qū)動(dòng)效率,利用ANSYS仿真壓電換能器穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分布,對(duì)比選擇半導(dǎo)體制冷作為其散熱方式。最后根據(jù)前文分析及實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)基于FPGA的自適應(yīng)匹配系統(tǒng),系統(tǒng)主要包括DDS模塊、阻抗檢測(cè)、溫度控制、動(dòng)態(tài)匹配電路、... 

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究目的及意義
    1.4 課題研究?jī)?nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
第二章 壓電換能器匹配模型研究及分析
    2.1 壓電換能器電端匹配
    2.2 匹配電路類型選擇
    2.3 動(dòng)態(tài)匹配模型研究
    2.4 本章小結(jié)
第三章 溫度、負(fù)載對(duì)系統(tǒng)效率影響研究及優(yōu)化
    3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)
    3.2 溫度對(duì)系統(tǒng)效率影響實(shí)驗(yàn)及分析
    3.3 負(fù)載對(duì)系統(tǒng)效率影響實(shí)驗(yàn)及分析
    3.4 壓電換能器熱仿真及散熱分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于FPGA的自適應(yīng)匹配系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.2 FPGA及系統(tǒng)電源
    4.3 DDS模塊
    4.4 阻抗檢測(cè)
    4.5 溫度控制
    4.6 動(dòng)態(tài)阻抗匹配電路
    4.7 通信接口
    4.8 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
    4.9 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)搭建與測(cè)試
    5.1 自適應(yīng)匹配系統(tǒng)搭建
    5.2 DDS誤差測(cè)試
    5.3 阻抗檢測(cè)性能測(cè)試
    5.4 動(dòng)態(tài)匹配性能測(cè)試
    5.5 溫度控制性能測(cè)試
    5.6 本章小結(jié)
總結(jié)
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
附錄
    A.初版電路圖
    B.增改電路圖



本文編號(hào)：3670260