[发明专利]一种超声波发生器工作频率点搜寻方法

说明书

本发明提供了一种超声波发生器工作频率点搜寻方法，属于超声波发生器技术领域。它解决了现有技术中搜寻超声波发生器最佳频率点的准确性较低的问题。一种超声波发生器工作频率点搜寻方法，超声波发生器包括整流滤波电路、与整流滤波电路相连的逆变电路、与逆变电路连接的匹配电路以及与匹配电路连接的换能器，本方法包括以下步骤：A、设定频率搜索范围；B、超声波发生器上电后进行全局搜索；C、确定最佳工作频率点；D、持续进行局部搜索。本超声波发生器工作频率点搜寻方法能准确搜寻超声波发生器的最佳工作频率点。

技术领域

本发明属于超声波发生器技术领域，涉及一种超声波发生器工作频率点搜寻方法。

背景技术

超声波发生器是大功率超声系统的重要组成部分。超声波发生器作用是把市电转换成与换能器相匹配的高频交流电信号，驱动换能器工作。超声波发生器的应用很广泛，如超声清洗，超声焊接到超声加工，超声医疗等。特别是超声清洗领域，超声波发生器驱动换能器能使得清洗物体十分干净。超声清洗装置包括超声波发生器和清洗槽组成。

为了使换能器工作能够发挥超声清洗的优越性。要求超声波发生器驱动换能器需要工作在谐振状态，一般在工作前通过电源的点频率满足谐振状态。但是在实际工作中，由于超声波发生器工作时会处在不同的阻抗下，并且不同的工作环境也会使阻抗发生变化，比如清洗槽的大小、清洗槽内水温变化、清洗槽内水的清洁度以及不同规格的超声波发生器等等，因此在实际工作时阻抗随着阻抗特性曲线变化时，超声波发生器工作在原有的固定频率下工作，会造成系统处在非谐振状态，导致工作质量下降，严重时会损坏超声波设备。

为了使超声波发生器能在谐振状态下工作，超声波发生器在工作中需要自动搜寻最近工作频率点。如中国专利公开了申请号为200710073631.6的一种数字式超声波发生器，其包括整流滤波电路、逆变单元、匹配电路、换能器以及振荡驱动电路，该专利还认为在超声波发生器内电流最大时，此时对应的超声波发生器工作频率为谐振频率。虽然该专利能够在一定程度上找到超声波发生器最佳工作频率点(谐振频率点)，但是需要一个前提是阻抗特性曲线需要是单一的，只有一个并联谐振点或一个串联谐振点。但实际上阻抗特性随着超声波发生器工作频率变化并非只有一个波峰波谷，不同的震子或震盒及安装方式对阻抗特性曲线均有影响，常见的是多个波峰波谷，这样上述搜寻方式有可能只能追到某个电流相对最大点，而不是全频率范围内的最大点，并且阻抗越低电流越大并不一定是最佳工作频率点，在阻抗特性曲线的极感性或极容性段会出现最低阻抗，但超声波发生器工作频率在阻抗特性曲线的极感性或极容性段，工作效率很差并不能有很好的工作效率，并且在某些工况下，阻抗可能存在整体偏容性或者感性的特性，在这些工况下找到最大电流点进行工作清洗效果也不佳。因此该方法难以准确找到超声波发生器最佳工作频率点。

极感性指的是阻抗特性曲线的最右边，电压电流的相位差为正90度，极容性指的是阻抗特性曲线的最左边，电压电流的相位差为负90度。

现有技术中除了通过电流搜寻最佳工作频率点，还有通过电压和电流的相位搜寻最佳工作频率点。如中国专利公开了申请号为201610611587.9的一种数字式超声波发生器及其自动锁频方法，其采用将电压波形和电流波形进行乘法计算得到直接波形的大小直接反映出电压电流波形的相位差，相位差越小说明越接近最佳谐振点，零相位时处于最佳谐振点。虽然该专利能够在一定程度上找到超声波发生器最佳工作频率点(谐振频率点)，但是需要一个前提是匹配工作后并联谐振点和串联谐振点都是零相位，超声波发生器的换能器安装方式是并联时并联谐振点位于阻抗最高点；安装方式是串联时串联谐振点位于阻抗最低点。其存在以下缺陷：在某些工况下阻抗可能存在整体偏容性或者感性的特性，在这些工况下相位整体为负(偏容性)或为正(偏感性)，电路中零相位不存在，并不能找到最优工作点，因此该方法搜寻最佳频率点的准确性也较低。

发明内容

本发明针对现有的技术存在上述问题，提出了一种超声波发生器工作频率点搜寻方法，该方法解决的技术问题是如何准确搜寻超声波发生器的最佳工作频率点。