[发明专利]基于压电陶瓷的超声波发生器

权利要求书

1.一种基于压电陶瓷的超声波发生器，包括压电换能器和激励电路，其特征是，所述压电换能器中的压电陶瓷的几何结构为圆柱形，厚度H与直径D比值为H/D>0.1，压电陶瓷的极化方向为沿厚度方向。

2.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷的超声波发生器，其特征是，所述压电陶瓷采用PZT-4型锆钛酸铅。

3.根据权利要求1或2所述的基于压电陶瓷的超声波发生器，其特征是，所述激励电路包括：直流高压模块，将输入的数字信号转换为模拟低压直流电电压信号，模拟低压直流电电压信号经PWM脉宽调制变成交流，再经高频升压到预定电压值，最后通过整流和滤波后获得高压直流电，输出至高压方波脉冲模块发射电压端；

高压方波脉冲模块，将直流高压模块输出的高压直流电信号转换成高压方波脉冲激励信号，输出至所述压电换能器；

控制模块，用于设定直流高压模块的输入和输出电压，控制高压方波脉冲模块输出的高压方波脉冲激励信号波形。

4.根据权利要求3所述的基于压电陶瓷的超声波发生器，其特征是，所述直流高压模块由依次连接的D/A转换器、PWM模块、半桥驱动模块、推挽放大电路、高频升压器、全波整流电路和滤波电路组成，在所述滤波电路输出端还设有电压反馈电路，电压反馈电路的输出信号一路经A/D转换输出至所述控制模块，另一路经电压跟随器输出至所述PWM模块，所述控制模块将电压给定信号和电压反馈信号进行比较放大,根据给定值与反馈值的差值,输出相应的数字信号，以调整PWM脉冲信号的频率；所述PWM模块将电压给定信号和电压反馈信号进行比较放大,根据给定值与反馈值的差值,调整PWM脉冲信号的占空比,以调整滤波电路输出电压的大小。

5.根据权利要求3所述的基于压电陶瓷的超声波发生器，其特征是，所述高压方波脉冲模块由驱动器和发射脉冲产生电路组成，所述驱动器用于接受所述控制模块的原始脉冲控制信号，将原始脉冲控制信号放大；用于根据放大后的原始脉冲控制信号，将所述高压直流电信号调制成高压方波脉冲激励信号。

6.根据权利要求5所述的基于压电陶瓷的超声波发生器，其特征是，所述控制模块采用AT89S52芯片，所述驱动器采用IR2213芯片，所述发射脉冲产生电路为MOS管半桥电路，该半桥电路由两个栅极相连的N型MOS管构成；所述控制模块产生的两路原始脉冲控制信号，经驱动器IR2213后控制两个N型MOS管交替导通，将所述高压直流电信号调制成用以激励换能器的高压方波。