[发明专利]压电组件谐振补偿电路及方法

说明书

本申请涉及一种压电组件谐振补偿电路及方法。所述电路包括驱动控制电路、串联谐振电路、运算放大器和压电组件；驱动控制电路连接串联谐振电路，压电组件通过运算放大器与串联谐振电路连接。通过根据预设频段对串联谐振频率进行扫频，并记录串联谐振电路的输出电压值，从扫频结果中提取出串联谐振电路的串联谐振频率，根据串联谐振频率对压电组件的工作频率进行调节，从而使得压电组件输出端的振幅不会随操作频率的不同而改变，同时将压电组件的工作频率保持在最大工作效率，提高了压电组件的工作效率。

技术领域

本申请涉及压电驱动技术领域，特别是涉及一种压电组件谐振补偿电路及方法。

背景技术

压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。例如，压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外，还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能。如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差，称之为正压电效应，反之施加电压，则产生机械应力，称为逆压电效应。压电材料具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能。PZT(锆钛酸铅压电陶瓷，Piezoelectric Ceramic Transducer)是一种锆钛酸铅压电陶瓷材料，具有正压电效应和负压电效应的特点。为了使压电材料能以最大的振幅出力，其工作频率需要操作在谐振点。

传统的压电组件谐振电路包括PZT组件和串联谐振电路，PZT组件直接与串联谐振电路串联。传统的压电组件谐振电路中压电组件的振幅会因不同操作频率而改变，无法使压电组件保持在最大工作效率，存在工作效率低的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高压电组件工作效率的压电组件谐振补偿电路及方法。

一种压电组件谐振补偿电路，所述电路包括驱动控制电路、串联谐振电路、运算放大器和压电组件；

驱动控制电路连接串联谐振电路，压电组件通过运算放大器与串联谐振电路连接；

驱动控制电路根据预设频段对串联谐振电路进行扫频，记录串联谐振电路在扫频过程中的输出电压得到扫频结果，根据扫频结果提取出串联谐振电路的输出电压最大时对应的频率，得到串联谐振频率，根据串联谐振频率对压电组件的工作频率进行调节。

在一个实施例中，运算放大器的同相输入端连接串联谐振电路，运算放大电路的反相输入端连接运算放大器的输出端，运算放大器的输出端连接压电组件。

在一个实施例中，驱动控制电路包括控制单元、驱动单元和检测单元，控制单元连接驱动单元，驱动单元连接串联谐振电路和压电组件，检测单元连接串联谐振电路，检测单元连接控制单元。

在一个实施例中，串联谐振电路包括电感、电容和电阻，电感和电容串联，且电感的另一端连接驱动单元，电容的另一端连接检测单元和运算放大器，电阻的一端连接电容和运算放大器的公共端，电阻的另一端连接驱动单元和压电组件的公共端。

在一个实施例中，控制单元为MCU。

在一个实施例中，MCU通过I2C接口或UART接口连接驱动单元。

在一个实施例中，驱动单元为调频方波产生器。

在一个实施例中，检测单元包括峰值检测单元和数模转换单元，峰值检测单元连接数模转换单元，峰值检测单元连接串联谐振电路，数模转换单元连接控制单元。

一种压电组件谐振补偿方法，所述方法包括：

根据预设频段对串联谐振电路进行扫频，记录串联谐振电路在扫频过程中的输出电压得到扫频结果；串联谐振电路连接压电组件；

根据扫频结果提取出串联谐振电路的输出电压最大时对应的频率，得到串联谐振频率；