[发明专利]一种超大功率的棒式超声系统结构

说明书

【技术领域】

本发明属于大功率超声波技术领域，具体涉及一种超大功率的棒式超声系统结构。

【背景技术】

压电超声波换能器由于压电陶瓷的压电效应，当给压电超声波换能器施加与该换能器的共振频率相等的交变电压时，压电超声波换能器将按施加交变电压的频率产生机械振动，也就是将输入的电功率转换成机械功率。大功率超声波换能器被广泛应用于清洗、焊接、破碎、防垢、除垢等。

目前常用的大功率超声结构有两种：一种是棒式的超声结构，此种结构的超声功率极限是取决于换能器和驱动电源的功率，其驱动电源是与单个换能器进行匹配的，因此整套超声设备的功率取决于驱动电源中功率原件的功率，而匹配性能取决与驱动电源中的电容和电感等元器件，随着功率增大，需要选用更高成本的元器件，匹配难度会极具增加，因此现有的驱动电源结构在这样的条件下，功率也受到了相应的限制，存在的问题是可以做大超声单位面积的输出功率即声强，但是总功率受到限制。另一种是振板式的超声结构(也称为清洗式超声结构)，此种结构的超声功率极限取决与换能器的多少，其存在的问题是可以做大总功率，但是单位面积功率即声强受到限制。

【发明内容】

为了克服上述现有技术中所存在的缺陷，本发明提供了一种超大功率的棒式超声系统的结构，既可以提高总功率的同时，单位面积功率即声强也得到提高，且阻抗匹配难度小，无需使用特大功率的电子元器件，既满足了大面积辐射，也满足了高声强输出。

为达到上述目的，本发明主要通过下述技术方案得以解决：本发明提供一种超大功率的棒式超声系统结构，包括超声波驱动电源和超声波振动子，所述超声波驱动电源包括机箱、超声信号发生电路、二个或二个以上功放匹配电路，所述超声信号发生电路和功放匹配电路固定安装于机箱内，所述功放匹配电路与功放匹配电路之间并联连接，所述功放匹配电路与功放匹配电路之间并联连接后再与超声信号发生电路串联连接；所述超声信号发生电路包括滤波整流模块、信号发生模块、信号反馈模块，所述功放匹配电路包括功率放大模块和阻抗匹配模块，所述功率放大模块和阻抗匹配模块串联连接；

所述超声波振动子包括工具头、二组或二组以上的超声波换能器和超声波变幅杆，所述超声波换能器和超声波变幅杆组成依次串联连接的结构，所述超声波换能器和超声波变幅杆之间通过螺栓紧密相连，所述最末端超声波变幅杆通过螺栓与工具头相连；

所述功放匹配电路与超声波换能器之间一一对应相连，所述功放匹配电路中的阻抗匹配模块和超声波换能器的正极和负极之间通过电源振动子连接线相连，所述电源振动子连接线的数量为二根，所述电源振动子连接线一根与换能器的正极相连，所述电源振动子连接线的另一根与换能器的负极相连。

作为优选，所述超声波驱动电源内为自适应反馈跟踪结构，换能器激励信号依次经过信号发生模块、功率放大模块、阻抗匹配模块后，进入超声波换能器，所述信号反馈模块根据超声波换能器的频率大小自动调节信号发生模块的频率。

本发明的有益效果是：

一、采用了单个超声信号发生电路串联连接若干个并联的功放匹配电路的设计，使得每个功放匹配电路对应连接一个超声波换能器，大大降低了超声波换能器的频率调节难度。

二、通过对超声波换能器和功放匹配电路的简单重复的叠加，就可以直接获得超大功率的超声波设备，降低了生产难度，减少了生产成本，提高了工作效率，可以广泛应用于需要超大功率超声波的设备中。

【附图说明】

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电路框图；

图示说明：超声波驱动电源1、机箱11、超声信号发生电路12、滤波整流模块121、信号发生模块122、信号反馈模块123、功放匹配电路13、功率放大模块131、阻抗匹配模块132、电源振动子连接线14、超声波振动子2、工具头21、超声波换能器22、超声波换能器正极221、超声波换能器负极222、超声波变幅杆23。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。