超聲磁致伸縮換能器驅(qū)動(dòng)電源的研究.pdf

1、超聲磁致伸縮換能器是利用超磁致伸縮材料將電磁能轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)的一種機(jī)械裝置。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、能量密度高、輸出功率大的特點(diǎn)，在工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)和軍事防御等行業(yè)有很好的應(yīng)用前景。然而相對于國外，我國在超聲磁致伸縮換能器的研究方面還屬于剛剛起步的階段。因此，研制新型的超聲磁致伸縮換能器驅(qū)動(dòng)電源，對于超聲磁致伸縮換能器的廣泛應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　根據(jù)超聲磁致伸縮換能器的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用四端網(wǎng)絡(luò)法對超聲磁致伸縮換能器進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。根據(jù)機(jī)-電

2、類比的方法分析了磁致伸縮棒的等效電路，之后加上換能器的前端蓋、后蓋及磁致伸縮棒外圍纏繞的線圈的阻抗，構(gòu)成超聲磁致伸縮換能器總體的等效電路圖，分析得超聲磁致伸縮換能器是一個(gè)感性負(fù)載。對超聲磁致伸縮換能器驅(qū)動(dòng)電源的硬件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，硬件部分主要分為整流濾波電路、全橋逆變電路及輔助電源、保護(hù)電路。其中整流采用單相橋式整流橋，濾波部分采用鋁電解電容并聯(lián)的方式濾波。逆變部分根據(jù)超聲磁致伸縮換能器為感性負(fù)載，通過對串聯(lián)諧振逆變與并聯(lián)諧振逆變的分析

3、，初步確定驅(qū)動(dòng)電源采用串聯(lián)諧振逆變方式。輔助電源選擇上海嘉尚公司的JS158，對電源進(jìn)行了保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。
　　根據(jù)超聲磁致伸縮換能器的等效電路，本文對超聲磁致伸縮換能器進(jìn)行了靜態(tài)的串聯(lián)與并聯(lián)電路匹配進(jìn)行分析，得出匹配方式采用串聯(lián)諧振。在靜態(tài)匹配分析的基礎(chǔ)上，對超聲磁致伸縮換能器與電源的動(dòng)態(tài)調(diào)諧匹配電路進(jìn)行分析，提出了耦合振蕩理論，通過對耦合震蕩模型的分析，得到動(dòng)態(tài)匹配時(shí)換能器效率與工作頻率的關(guān)系，從而確定換能器效率最高時(shí)的工作頻