[发明专利]超声筛分换能器谐振频率自锁定与实时修正方法及超声筛分换能器电源电路

权利要求书

1.一种超声筛分换能器谐振频率自锁定与实时修正方法，其特征在于：

1)根据超声筛分换能器负载谐振电路特性，采用恒流源供电情况下的数字频率扫描锁频方法，利用直接数字频率合成器和直流高压端隔离检测技术，通过频率扫描和极值判断方法实现超声筛分换能器的谐振频率锁定；

2)在超声波电源工作期间，采用恒流源端电压偏离值自动触发方法实时对超声波输出频率进行修正；根据不同频点情况下的电源端电压变化，利用极值判断方法找出超声筛分换能器的谐振点频率，然后控制直接数字频率合成器，让超声筛分换能器工作在谐振频点上；

通过直流高压端隔离检测超声波驱动两端的供电电压，并通过A-D转换器送至单片机进行处理，实现数字频率扫描；

利用低压单片机系统控制PWM发生器以控制电流源的大小，使超声波电源工作在恒流模式；

低压单片机系统根据不同频点情况下的电源端电压变化，利用极值判断方法找出超声筛分换能器的谐振点频率，然后通过直接数字频率合成器产生一个频率可控的正弦波信号，经过方波变换和激励，驱动开关功率放大电路输出大功率超声波信号，并加载到超声筛分换能器两端，让超声筛分换能器工作在谐振频点上，实现超声筛分换能器谐振频率自动锁频。

2.根据权利要求1所述的超声筛分换能器谐振频率自锁定与实时修正方法，其特征在于：在恒流源供电情况下，利用不同频率驱动超声筛分换能器系统，获得超声筛分换能器电路端电压和频率关系；首先利用极值判断法找出超声筛分换能器系统的谐振点，再让超声波电源输出谐振点频率，实现频率锁定，然后再利用阈值自动触发的方法，在超声筛分换能器系统工作中实时对超声筛分换能器的谐振频率自动修正。

3.根据权利要求1或2所述的超声筛分换能器谐振频率自锁定与实时修正方法，其特征在于：利用极值判断法实现频率锁定的过程如下：

超声筛分换能器系统自动对超声筛分换能器扫频过程中，首先利用直接数字频率合成器技术产生一个带宽为W的频率f对换能器负载扫描，f覆盖现有超声筛分换能器谐振频率；

设直接数字频率合成器初始频率为f₀，步进频率Δf和扫描速度v_f，在带宽W内，超声波电源驱动超声筛分换能器，频率扫描过程中，则

f＝f₀+i*Δf；

则f＝{f₀+0*Δf,f₀+1*Δf,…,f₀+i*Δf,…,f₀+n*Δf}(i＜＝n)；

对应端电压为u₀＝{u_t0,u_t1,…，u_ti…u_tn}(i＝n)；

u_0min＝{u_t0min,u_t1min,…,u_tnmin}；

n为带宽W内频点数量，n＝W/Δf；

当检测电路检测到恒流源端电压极小值u_0min时，确定i，则f_i＝f₀+i×Δf即为超声筛分换能器谐振点f₀₁，扫描结束；

考虑直流电压传感器电路时间延迟t_d，实际锁定f_i＝f₀+i*Δf+t_d*v_f，f_i精度为步进频率Δf，当Δf取值越小，f_i精度越高，超声筛分换能器系统找到f_i后，单片机将控制直接数字频率合成器产生频率f_i，使超声波驱动电路输出的频率刚好为超声筛分换能器的谐振频率，完成自动锁定操作。