基于嵌入式系統(tǒng)的聲化學(xué)用智能化超聲電源的設(shè)計.pdf

1、課題來源于國家自然科學(xué)基金資助項目——超聲水處理反應(yīng)器的參數(shù)優(yōu)化及機理研究(項目批準號：10574038)，旨在研究大功率、高效率、智能化的聲化學(xué)反應(yīng)器用功率超聲電源。 聲化學(xué)已構(gòu)成化學(xué)新分支，并在開創(chuàng)安全、廉價及無污染的“綠色”化學(xué)工業(yè)的探索中嶄露頭角。聲化學(xué)工業(yè)應(yīng)用進程中，聲化學(xué)反應(yīng)器的總體設(shè)計是決定性的步驟，而超聲電源的設(shè)計是聲化學(xué)反應(yīng)器設(shè)計的核心。 論文在分析功率超聲電源特點的基礎(chǔ)上，從課題需要出發(fā)，結(jié)合嵌入式技

2、術(shù)的優(yōu)點，設(shè)計了基于嵌入式系統(tǒng)的聲化學(xué)用智能化的超聲電源。整個系統(tǒng)由微處理器控制單元、信號發(fā)生器、功率放大器、頻率自動跟蹤、匹配網(wǎng)絡(luò)、用戶界面及通信模塊組成。具體如下： 首先，論文分析了直接數(shù)字頻率合成(DDS)的原理，采用直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)設(shè)計了寬頻帶(15kHz～9MHz)的信號發(fā)生器。其次，對信號的功率放大電路進行了研究，并設(shè)計了由甲類前置放大與推挽式功率放大組成的功率放大器。再次，對超聲電源與換能器間的匹配網(wǎng)

3、絡(luò)進行了研究，并進行了采用傳輸線變壓器實現(xiàn)寬帶阻抗匹配的研究。最后，對壓電換能器的電抗特性和頻率跟蹤原理進行研究，采用軟件鎖相環(huán)進行了頻率自適應(yīng)跟蹤設(shè)計，提出變步進與二分法相結(jié)合的頻率跟蹤算法。 在上述工作的基礎(chǔ)上，論文還重點研究了超聲電源控制中引入嵌入式系統(tǒng)。選用ARM7TDMI微處理器LPC2104設(shè)計了一個嵌入式硬件系統(tǒng)。接著，論文對實時操作系統(tǒng)C/OS-Ⅱ內(nèi)核進行了剖析。為了使嵌入式系統(tǒng)高效、可靠的運行，將μC/OS-Ⅱ