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超声波发生器与超声波换能器的匹配设计

返回列表 来源: 发布日期: 2021.08.19

      超声波发生器与超声波换能器匹配设计包括两个方面:

      一是通过匹配使发生器向超声波换能器输出额定的电功率,这是由于发生器需要一个最佳数值的负载才能输出额定功率所致,把换能器的阻抗变换成最佳负载,就是阻抗变换作用;

      二是通过匹配使发生器输出效率最高,这是由于超声波换能器有静电抗的原因,造成工作频率上的输出电压和电流有一定相位差,从而使输出功率得不到期望的最大输出,使发生器输出效率降低,因此在发生器输岀端并上或串上一个相反的抗,使发生器负载为纯电阻,也即调谐作用。由此可见,匹配的质量直接影响功率超声源的产生和效率。

超声波电箱加换能器

      输出变压器是超声波发生器阻抗匹配、传输功率的重要部件,它的设计与绕制工艺对发生器的工作安全是十分重要的。它不仅会以漏感、励磁电流等方式影响电路的工作,其漏感还是形成输出电压尖峰的主要原因。因此,在设计过程中,应选择具有高磁通密度乙、高磁导率μ、高阻率乙、低矫正顽固性乙的高饱和材料作为铁芯。

      一般来说,在防止高频变压器瞬态饱和的情况下,应注意以下几点:

      1.工作磁通密度B的选择。

      铁芯材料的磁感应增量  B愈大,所需线圈匝数愈少,直流电阻R也愈小,从而线圈的铜损 Pm也愈小。B变高的话,传输的脉冲前的田埂会变得陡峭。因此,在设计变压器时,选择磁通密度高的材料作为铁心,有利于减少变压器的损失、体积和重量。为了避免稳定或过渡过程中饱和,一般最好选择工作磁通密度B≤Bs/3,这里Bs是磁通密度的最大和磁通密度。

超声波换能器

      2.保证初级电感量足够大。

      一般来说,变压器的初级阻抗必须满足以下关系:WL1≥15R。其中,从二次负荷计算为初级边缘的等效电阻值,WL1为初级电感抗,初级电感量过小时,激励电流较大,激励电流过大时,变压器的损失增加,温度上升增加,Bs下降,变压器饱和的可能性增加。

      3.考虑“集肤效应”的影响。

      高频工作时,流过导线的电流会产生皮肤收集效果。这相当于减少了导线的有效截面积,增加了导线的阻力,导致导线的压降增大,变压器的温度上升,结果变压器进入饱和的危险性增大,建议采用小直径的多条导线绕组的方法。

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