[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

说明书

本发明涉及一种筛分系统超声波频率锁定和修正方法及电源电路。本发明的超声筛分换能器谐振频率自锁定与实时修正方法，根据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，利用数字频率合成和直流高压端隔离检测技术，通过频率扫描和极值判断实现换能器的谐振频率锁定；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；根据不同频点下的电源端电压变化，利用极值判断方法找出换能器的谐振点频率，然后控制DDS电路，让换能器工作在谐振频点上。超声波电源工作在恒流模式，输出频率精度高，解决了目前筛分系统中超声波电源输出频率不稳定、换能器互换性差以及超精细微粉筛分效率低等技术问题。

技术领域

本发明涉及一种筛分系统超声波频率锁定和修正的方法，尤其是涉及一种超声筛分换能器谐振频率自动锁定与实时修正的方法及其电源电路。

背景技术

超声波振动筛通过高频振动对微小颗粒物进行筛分，有效地解决了强吸附性、易团聚、高静电、轻比重等微粉物料的筛分问题，特别在超细物料生产中超声振动筛具有较高的筛分效率，因此超声筛分技术在食品、化工、制药、金属、火药、陶瓷、锂电、涂料、石墨烯等行业中应用十分广泛。

随着微粉材料应用领域的不断扩大，超声筛分技术应用也得到快速发展。在超声波电源和丝网组成的超声波微粉筛分系统中，由于受筛网架结构、环境温湿度、安装等因素影响，超声波换能器的谐振频率经常发生变化。如果超声波换能器工作在定频模式下，当换能器的谐振频率发生变化时，超声波输出功率将明显下降，从而导致筛分系统生产效率大大降低。

为了解决以上问题，现有超声波电源常采用以下几种方法：

(1)扫频方法

为了解决因超声波换能器谐振点漂移产生的不利影响，现有超声波筛分系统的换能器常用一种具有一定带宽的超声波信号扫描驱动，即扫频方法。此种方法也是一种超声波变频输出方法，只要设定好超声波频率变化范围△f，当换能器谐振点变化时，其谐振频率f0总能落在△f内。当换能器的谐振频率发生变化时，此种方法可以保证换能器可以保障换能器正常输出。在超声波扫频筛分系统中，超声波电源的频率只有与换能器的谐振点重合，换能器工作效率最大。由于换能器Q值较高，换能器电-机转换效率只占超声波电源输出功率一部分，适当调整△f，最高可达50％效率。并且超声波电源功耗较大，换能器容易发热，只能应用于筛分精细度低、温度要求不高的物料筛分生产，如250目以下微粉物料的筛分生产行业。

(2)定频输出方法

超精细微粉筛分对超声波频率和强度有较高要求，如对350目以上微粉筛分，并且对频率稳定度也有一定限制。目前超精细微粉筛分系统常用定频输出方式，如德国公司xx型超声波电源系统。定频输出的超声波频率可以调整到超声换能器谐振点，但在实际应用中，换能器安装前必须先对换能器、网架组成的谐振系统以及电源系统进行调试，才能确保筛分系统具有良好工作效率。虽然定频输出方法可以使换能器获得较高的转换效率，但设备和安装工艺导致超声波系统价格昂贵，并且为了保证换能器温度恒定，定频筛分系统的超声波电源输出功率较小，应用的筛网尺寸有一定限制，不能做到大尺寸筛网的驱动。并且应用中需要技术人员经常对系统进行统调，不易实现规模化微粉物料的筛分生产。

(3)追频方法