[实用新型]超声波频率控制电压产生器

说明书

技术领域

复合材料切割 

背景技术

复合材料的超声波切割加工技术以其高效率、精度高、效果好而深受欢迎。目前，市场中的超声波切割机常采用电流环方式来锁定超声波换能器的工作频率，并且超声波切割机的振荡器处于自激工作方式，其工作频率由电压电流闭环控制。在上述方式中，当负载变化或外界干扰时，常因超声波换能器失谐工作频率范围宽而影响超声波切割的效率和加工精度。为了减小了负载变化和外界干扰对超声波切割的影响，提高切割机的性能指标，提高加工精度，应设计高效超声波频率控制系统。为此，本专利提供了用于超声波频率控制系统中的超声波频率控制电压产生器。 

发明内容

超声波频率控制电压产生器，是高效超声波频率控制系统的一个重要组成部分，其可以使超声波频率控制系统工作在超声波换能器谐振频率点附近，进而提高超声波切割机的效率和加工精度。 

本专利的技术硬件解决方案是：由采样放大电路、RC高通电路、整流滤波电路、并联型石英晶体振荡电路、减法电路等构成了本超声波频率控制电压产生器。超声波频率控制电压产生器，一部分是按采样放大电路、RC高通电路I、整流滤波电路I、减法电路顺序连接，另一部分是按并联型石英晶体振动电路、RC高通电路II、整流滤波电路II、减法电路顺序连接，其特征是：采样信号经采样放大电路、RC高通电路I、整流滤波电路I后转换为对应的一个直流信号，振荡电路产生的基准信号经RC高通电路II、整流滤波电路II后转换为对应的另一个直流信号，两个直流信号经减法电路运算而产生的误差电压信号可控制压控振荡器VCO的输出信号频率向基准信号频率靠近。 

本超声波频率控制电压产生器的工作原理是：当超声波换能器在远离谐振频率点失谐工作时，由采样放大电路对超声波换能器上的信号进行采样并放大，放大后的信号经RC高通电路后再送入整流滤波电路中，经过整流滤波后变为对应的一个直流电压信号；同时，并联型石英晶体振荡电路产生约等于超声波换能器谐振频率的基准信号，基准信号经RC高通电路后，再送入整流滤波电路中，经过整流滤波后变为对应的另一个直流电压信号；两个直流电压信号同时送给减法电路，经减法运算后，输出的误差电压信号送给压控振荡器VCO，控制压控振荡器VCO的输出信号频率向基准信号频率靠近；压 控振荡器VCO的输出信号经驱动电路Driver放大后送给超声波换能器，使超声波换能器的工作状态向谐振工作状态靠近，最终使超声波换能器在谐振频率点附近工作。 

本专利的有益效果是：本超声波频率控制电压产生器具有结构简单、维护方便、性价比高的优点，它使超声波频率控制系统工作在闭环、高效稳定区域内，提高了超声波切割机的性能指标，使超声波切割机具有良好的加工精度。因此，本专利具备一定的推广应用价值，可产生良好的经济效益和社会效益。 

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。 

在图1中，VCO为压控振荡器，Driver为驱动电路，XTAL₁为超声波换能器。 

具体实施方式

在图1中，电路组成说明如下：超声波频率控制电压产生器，由采样放大电路、RC高通电路I、整流滤波电路I、并联型石英晶体振动电路、RC高通电路II、整流滤波电路II、减法电路等组成。其中，采样放大电路由集成运放IC_1-1和电阻R₁、R₂、R₃构成，RC高通电路I由电阻R₄和电容C₁构成，整流滤波电路I由整流二极管D₁和滤波电容C₂构成，并联型石英晶体振荡电路由集成运放IC_1-2、电容C₃、C₄、C₅以及石英晶体XTAL₂构成，RC高通电路II由电阻R₉和电容C₆构成，整流滤波电路II由整流二极管D₂和滤波电容C₇构成，减法电路由集成运放IC_1-3和电阻R₅、R₆、R₇、R₈构成。