频率控制装置及超声波换能器系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种频率控制装置及超声波换能器系统，温度采集模块采集超声波换能器的工作温度信息，并将采集到的工作温度信息发送至频率控制模块。进一步地，频率控制模块根据工作温度信息生成温度变化信息，并将温度变化信息转换为频率变化参数，并根据频率变化参数调整激励信号源中激励信号的频率。由于超声波换能器在其固有频率与激励信号的频率相位差较大时，超声波换能器的温度会急剧上升。基于此，通过超声波换能器的工作温度的表征，判断固有频率与激励信号的频率的频率差异，以便于调整激励信号的频率，缩小固有频率与激励信号的频率的频率差异，提高超声波换能器的转换效率。

【技术实现步骤摘要】
频率控制装置及超声波换能器系统
本专利技术涉及超声波换能器
，特别是涉及一种频率控制装置及超声波换能器系统。
技术介绍
超声波换能器是一种可将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去的能量转换器件。超声波换能器被广泛应用于各种超声波设备，如超声波手术刀、超声波焊接机或超能波清洗机等。超声波设备中的超声波换能器接收特定频率的交流电激励信号，并将其转换成机械能，以驱动相应的工作设备。其中，超声波换能器自身具有固定频率，当激励信号的频率与超声波换能器固有频率一致时，即超声波换能器工作在电压与电流相位一致的谐振频率上，超声波换能器的转换效率最高。然而，超声波换能器在工作过程中，受自身性能、工作设备的状态和工作环境等因素的影响，其固有频率会产生变化，导致固有频率与激励信号的频率存在较大频率差异，降低超声波换能器的转换效率。
技术实现思路
基于此，有必要针对超声波换能器在工作过程中，受自身性能、工作设备的状态和工作环境等因素的影响，其固有频率会产生变化，导致固有频率与激励信号的频率存在较大频率差异，降低超声波换能器的转换效率的问题，提供一种频率控制装置及超声波换能器系统。本专利技术实施例一方面提供一种频率控制装置，包括相连接的温度采集模块和频率控制模块；所述温度采集模块设置在超声波换能器表面，用于采集所述超声波换能器的工作温度信息，并将采集到的工作温度信息发送至频率控制模块；所述频率控制模块用于根据所述工作温度信息生成温度变化信息，并将所述温度变化信息转换为频率变化参数，并根据所述频率变化参数调整激励信号源中激励信号的频率；其中，所述激励信号源通过所述激励信号激励所述超声波换能器。在其中一个实施例中，频率控制模块还用于补偿所述工作温度信息的滞后性，并将所述补偿后的所述工作温度信息生成所述温度变化信息。在其中一个实施例中，还包括垫层；所述温度采集模块通过所述垫层与所述超声波换能器表面贴合。在其中一个实施例中，垫层包括导热系数大于预设值的可逆形变垫层。在其中一个实施例中，所述垫层包括橡胶垫层。在其中一个实施例中，所述温度采集模块通过所述垫层与所述超声波换能器中陶瓷片的表面贴合。在其中一个实施例中，所述温度采集模块包括温度传感器或热电偶。在其中一个实施例中，所述频率控制模块包括MCU。本专利技术实施例另一方面提供一种超声波换能器系统，包括激励信号源、超声波换能器和频率控制装置；所述频率控制装置包括相连接的温度采集模块和频率控制模块；所述超声波换能器分别连接所述激励信号源的第一输出端和第二输出端，以构成激励回路；所述温度采集模块设置在超声波换能器表面，用于采集所述超声波换能器的工作温度信息，并将采集到的工作温度信息发送至频率控制模块；所述频率控制模块用于根据所述工作温度信息生成温度变化信息，并将所述温度变化信息转换为频率变化参数，并根据所述频率变化参数调整激励信号源中激励信号的频率；其中，所述激励信号源通过所述激励信号激励所述超声波换能器。在其中一个实施例中，所述激励信号源包括依次连接的整流电路、BUCK电路、全桥逆变器、高频变压器和电感调谐匹配电路；其中，所述整流电路用于接入外部供电；所述频率控制模块连接所述全桥逆变器，用于根据所述频率变化参数调整所述全桥逆变器中交流电信号的频率。上述的频率控制装置及超声波换能器系统，温度采集模块采集超声波换能器的工作温度信息，并将采集到的工作温度信息发送至频率控制模块。进一步地，频率控制模块根据工作温度信息生成温度变化信息，并将温度变化信息转换为频率变化参数，并根据频率变化参数调整激励信号源中激励信号的频率。由于超声波换能器在其固有频率与激励信号的频率相位差较大时，超声波换能器的温度会急剧上升。基于此，通过超声波换能器的工作温度的表征，判断固有频率与激励信号的频率差异，以便于调整激励信号的频率，缩小固有频率与激励信号的频率差异，提高超声波换能器的转换效率。附图说明图1为一实施方式的频率控制装置模块结构图；图2为一实施方式的温度采集模块安装方式示意图；图3为一实施方式的超声波换能器系统模块结构图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本专利技术进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术本专利技术实施例一方面提供了一种频率控制装置：图1为一实施方式的频率控制装置模块结构图，如图1所示，一实施方式的频率控制装置包括相连接的温度采集模块100和频率控制模块101；所述温度采集模块100设置在超声波换能器表面，用于采集所述超声波换能器的工作温度信息，并将采集到的工作温度信息发送至频率控制模块101；其中，超声波换能器的固有频率会随着工作环境的变化而发生变化，激励信号的频率保持不变，当超声波换能器的固有频率发生变化时，超声波换能器的转换效率就会变低，从而导致超声波换能器的性能下降，超声波换能器会将能量转化成热能的形式进行传递。在超声波换能器的固有频率与激励信号的频率相差太大时，超声波换能器的温度将会急剧上升；在超声波换能器的固有频率与激励信号的频率相等或者相近时，超声波换能器的温度变化很小。温度采集模块100可通过贴合或螺丝固定等方式设置在超声波换能器表面，在不影响超声波换能器工作的条件下，检测超声波换能器的工作温度，并采集与超声波换能器的工作温度对应的工作温度信息，将工作温度信息发送至频率控制模块101。在其中一个实施例中，温度采集模块100包括温度传感器或热电偶等温度采集器件。以温度采集模块100为温度传感器为例，温度传感器采集到的工作温度信息为电信号。在其中一个实施例中，图2为一实施方式的温度采集模块安装方式示意图，如图2所示，频率控制装置还包括垫层200；所述温度采集模块100通过所述垫层200与所述超声波换能器表面贴合。其中，由于超声波换能器在工作时是以数万次每秒的速度进行振动，温度采集模块100与超声波换能器的直接接触容易导致二者出现损伤。因此，通过垫层200的设置，防止温度采集模块100与超声波换能器的直接接触。在其中一个实施例中，垫层200采用可逆形变垫层，以有效吸收振动产生的能量。可逆形变垫层包括橡胶垫层或塑胶垫层在其中一个实施例中，垫层200采用导热系数大于预设值的垫层200。由于温度采集模块100检测超声波换能器的工作温度，需要采用导热性良好的垫层200，以降低对温度检测的影响。在其中一个实施例中，垫层200采用橡胶垫层，橡胶垫层具备良好的导热性。在其中一个实施例中，如图2所示，温度采集模块100通过所述垫层200与所述超声波换能器中陶瓷片201的表面贴合。其中，垫层200与陶瓷片201贴合，陶瓷片201的比热容较小，温度变化速度快且明显，温度采集模块100可有效地采集对应陶瓷片201处的工作温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种频率控制装置，其特征在于，包括相连接的温度采集模块和频率控制模块；/n所述温度采集模块设置在超声波换能器表面，用于采集所述超声波换能器的工作温度信息，并将采集到的工作温度信息发送至频率控制模块；/n所述频率控制模块用于根据所述工作温度信息生成温度变化信息，并将所述温度变化信息转换为频率变化参数，并根据所述频率变化参数调整激励信号源中激励信号的频率；其中，所述激励信号源通过所述激励信号激励所述超声波换能器。/n

【技术特征摘要】
1.一种频率控制装置，其特征在于，包括相连接的温度采集模块和频率控制模块；
所述温度采集模块设置在超声波换能器表面，用于采集所述超声波换能器的工作温度信息，并将采集到的工作温度信息发送至频率控制模块；
所述频率控制模块用于根据所述工作温度信息生成温度变化信息，并将所述温度变化信息转换为频率变化参数，并根据所述频率变化参数调整激励信号源中激励信号的频率；其中，所述激励信号源通过所述激励信号激励所述超声波换能器。


2.根据权利要求1所述的频率控制装置，其特征在于，所述频率控制模块还用于补偿所述工作温度信息的滞后性，并将所述补偿后的所述工作温度信息生成所述温度变化信息。


3.根据权利要求1所述的频率控制装置，其特征在于，还包括垫层；
所述温度采集模块通过所述垫层与所述超声波换能器表面贴合。


4.根据权利要求3所述的频率控制装置，其特征在于，所述垫层包括导热系数大于预设值的可逆形变垫层。


5.根据权利要求4所述的频率控制装置，其特征在于，所述垫层包括橡胶垫层。


6.根据权利要求3所述的频率控制装置，其特征在于，所述温度采集模块通过所述垫层与所述超声波换能器中陶瓷片的表面贴合。


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【专利技术属性】
技术研发人员：郭毅军，秦勇，杨涛，唐福海，
申请(专利权)人：重庆西山科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50