超聲換能器的電感-變壓器阻抗匹配研究.pdf

1、超聲換能器是基礎和關鍵的聲學部件之一，在超聲應用中占有重要的地位。超聲換能器通常工作在其諧振頻率附近，其等效阻抗會隨著超聲換能器的工作狀態(tài)和環(huán)境的變化而發(fā)生改變。為保護超聲換能器和提高超聲換能器能量傳輸效率，需要在諧振頻率下進行阻抗匹配?，F(xiàn)有的匹配方式可以分靜態(tài)匹配和動態(tài)匹配兩種方式，其中靜態(tài)匹配采用的是根據負載的阻抗，求出特定匹配模型相應的電感和電容，此匹配方案適合用于阻抗固定不變的場合。對于負載阻抗變化的場合，目前應用較為廣泛的是動

2、態(tài)匹配方式，即根據實時檢測系統(tǒng)阻抗匹配狀態(tài)，通過調節(jié)匹配模型中相應的可調電感和可調電容實現(xiàn)阻抗匹配，但此匹配方式存在匹配精度低、匹配復雜等缺點。本文在研究當前匹配技術的基礎上，在提高匹配精度、便利性和實時性等方面對現(xiàn)有匹配模型做出改進，提出通過電感-變壓器匹配模型、實時檢測電路和反饋控制電路，實現(xiàn)阻抗的匹配。
　　本文分析了電感-變壓器匹配模型的原理，結合超聲換能器的阻抗特性，確定了阻抗匹配方案:通過檢測電路實時檢測匹配電路兩端的

3、電壓和電流信號，通過分析該信號來判斷系統(tǒng)當前狀態(tài)。若判斷需要進行阻抗匹配，通過調節(jié)變壓器初級線圈的匝數，以實現(xiàn)阻抗中電阻部分的匹配，調節(jié)可調電感以實現(xiàn)阻抗中電抗部分的匹配。本文詳細闡述了系統(tǒng)硬件和軟件部分的設計，系統(tǒng)硬件主要包括阻抗匹配網絡、檢測電路和顯示電路三個部分。阻抗匹配網絡的設計目的是確定變壓器各參數值。檢測電路包括電壓采集電路、基于電流互感器的電流采集電路、整形電路以及基于FPGA的頻率、相位和幅值檢測電路。顯示電路的主要作用