超聲波電源
| 超聲波電源 |
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超聲波電源通常稱為超聲波發生源，超聲波發生器。它的作用是把電能轉換成與超聲波換能器相匹配的高頻交流電信號。從放大電路形式，可以採用線性放大電路和開關電源電路，大功率超聲波電源從轉換效率方面考慮一般採用開關電源的電路形式。線性電源也有它特有的應用範圍，它的優點是可以不嚴格要求電路匹配，允許工作頻率連續快速變化。從超聲業界的情況看，超聲波主要分為自激式和它激式電源。
目錄
基本內容
中文名：超聲波電源
工作頻率：15Khz-120Khz
分類：自激方式電源、他激方式電源
外文名：Ultrasonic power supply
通常稱為：超聲波發生源
包括：反饋環節
概述
超聲波電源的原理是首先由信號發生器來產生一個特定頻率的信號，這個信號可以是正弦信號，也可以是脈衝信號，這個特定頻率就是換能器的頻率，一般應用在超聲波設備中的超聲波頻率為20KHz、25KHz、28KHz、33KHz、40KHz、60KHz；100KHz或以上尚未大量使用。但隨着以後精密清洗的不斷發展。相信使用面會逐步擴大。
比較完善的超聲波電源還應有反饋環節，主要提供二個方面的反饋信號：第一個是提供輸出功率信號，我們知道當發生器的供電電源（電壓）發生變化時。發生器的輸出功率也會發生變化，這時反映在換能器上就是機械振動忽大忽小，導致清洗效果不穩定。因此需要穩定輸出功率，通過功率反饋信號相應調整功率放大器，使得功率放大穩定。
第二個是提供頻率跟蹤信號。當換能器工作在諧振頻率點時其效率最高，工作最穩定，而換能器的諧振頻率點會由於裝配原因和工作老化後改變，當然這種改變的頻率只是漂移，變化不是很大，頻率跟蹤信號可以控制信號發生器，使信號發生器的頻率在一定範圍內跟蹤換能器的諧振頻率點。讓發生器工作在最佳狀態。當然隨着現代的電子超聲技術，特別是微處理器(uP)及信號處理器(DSP)的發展，發生器的功能越來越強大，但不管如何變化，其核心功能應該是如上所述的內容，只是每部分在實現時超聲波技術不同而已.
工作原理
超聲波電源又叫超聲波發生器，是一種用於產生並向超聲換能器提供超聲能量的裝置。其目的是把我們的市電（220V或380V，50Hz或60Hz）轉換成可以與超聲波換能器相匹配的高頻交流電信號，這個信號可以是正弦信號，也可以是脈衝信號。
分類
超聲波電源按設計分自激方式電源和他激方式電源。
自激電路沒有信號源，是把振盪、功放、輸出變壓器及換能器集為一體，形成一閉環迴路，迴路在滿足幅度、相位反饋條件，組成一個有功率放大的振盪器。並諧振於換能器的機械共振頻率上。一般應用於超聲波換能器數量少的小型設備；但是對於超聲波換能器數量多的情況下，無法調試達到共振效果。所以工業用超聲波洗淨設備的超聲波電源大都採用他激方式。
他激式電源結構上主要包括兩部分，前級是振盪器，後級是放大器。一般通過輸出變壓器耦合，把超聲能量加到換能器上。他激方式的電路由兩部分組成，既信號源部分和信號放大部分。
信號源部分採用CPU為核心的信號發生和控制部分，一般都採用12-15V電壓驅動，產生方波信號供給信號放大電路；超聲波電源的定時控制、調節等外加功能都可以通過控制信號源的信號輸出方式完成，採用低電壓控制，安全可靠性會肯定高。
信號放大部分是將信號源產生的信號放大後輸出給超聲波換能器。不同電路的超聲波電源，其輸出電路、電壓的不同是導致傳播效率高低的重要原因。輸出電壓低，發生器消耗電能自然就大，同時振子還容易發熱，產生的感應電場強。適當的調整電路，增大輸出給超聲波換能器的電壓可能會取得很好的效果。
此外，如果按末級功放管所採用的器件類型分，又可分四種：電子管式超聲波電源；可控硅逆變式超聲波電源；晶體管式超聲波電源及功率模塊超聲波電源。電子管式與可控硅逆變式基本已淘汰，當前廣泛使用的是晶體管式電源。
在數字化電子設備中,波形產生電路一直是一種很重要的電路。在各種波形中,雖然正弦波不是最常用的波形,但要產生一個精確而且穩定的正弦波,也並不容易。傳統的正弦波產生電路一般採用模擬電路來實現,既不精確也不穩定,且體積龐大。隨着電路系統的數字化發展,直接將數字頻率合成應用。
利用DSP芯片及D/A轉換器,採用直接數字頻率合成技術,設計實現了一個頻率、相位可控的 正弦信號發生器。由數字化系統對其頻率設定、追蹤補償、幅度設定、放大匹配輸出、信號檢測分析來控制其輸出功率、振幅、能量。而且在超聲波電腦控制焊接系統中設有時間、能量、距離尺寸、深度尺寸等多種運用模式來實現不同的焊接需求。該系統具有精度高、顯示直觀、智能化程度高、控制靈活、性能較好、可靠性和穩定性更好、使用方便和性能價格比高等特點。
傳統模擬電路採用它激式或自激式分立元器件組成,經放大匹配輸出至換能器，形成一閉環迴路。經過簡單的時間控制以實現超聲波焊接。而無法預設定其頻率、幅度、能量控制，只能實現簡單的時間焊接，現有些國內廠家使用電腦觸摸屏來控制，表面上看提高了設備檔次，實際上就算時間再精確也無法滿足一些更高要求的產品焊接。[1]