一种加快它激式超声波发生器的追频速度的方法技术

本发明专利技术公开了一种加快它激式超声波发生器的追频速度的方法，一种加快它激式超声波发生器的追频速度的方法，包括测量的换能器成套结构的阻抗相位特性表或关系式、用于查表和计算修改量的处理器、用于获取相位信息的取样电路、用于驱动负载的换能器、用于更改激励频率的频率发生器，其具体步骤是预先建模、即时测量相位和阻抗查找预先建模中对应的预先测量结果、根据结果计算调整输出频率，准确控制调整到谐振点需要的调整量，然后等待预设的周期重复步骤S1、S2、S3、S4。本发明专利技术可以将它激式超声波发生器的追频速度最高提速至几个周期内完成调整，使得它激式超声波发生器保留自身众多优点的同时追频速度又能无限趋近于自激式发生器。发生器。发生器。

【技术实现步骤摘要】
一种加快它激式超声波发生器的追频速度的方法


[0001]本专利技术涉及超声波发生器
，具体为一种加快它激式超声波发生器的追频速度的方法。

技术介绍

[0002]在无纺布焊接应用中，由于花纹的多样性和对焊接速度要求的不断提高导致负载变化特别剧烈而频繁，使得传统自激式发生器具有较大优势。
[0003]由于自激式发生器的可扩展性差、很多数字发生器容易实现的功能难以实现(如体积、效率、可生产性、可维护性、可扩展性、可靠性、可监控性和长期使用下性能漂移一致性方面)，所以它激式超声波电路在越来越多的场合替代自激式发生器。
[0004]目前市面上它激式超声波发生器为了满足尽快提升它激式超声波发生器的追频速度，常采用FPGA直接测量整形后的相位差，得到最快速的相位差值然后进行PID等算法的调整。经过数毫秒级延时的调整后，逐渐接近正确的谐振点。但这种方式只是接近自激发生器的性能，能满足大部分情况下的需求，追频速度和精度需要进行PID参数的调整以满足各种需求。
[0005]随着速度需求和焊接强度需求越来越高，急需更快的频率跟踪方式以满足要求。
[0006]传统PID算法中对于非线性的频率变化为了避免超调和抖动，当负载为高品质因数(以下简称Q值)模具(如径向震动模具或大变比钢模)时将PID的值调的很小，确保了高Q值不抖动的同时却造成了重负载下频率跟踪性能差的情况，使用效果不及自激式发生器，而PID值过大容易因超调和抖动情况导致效果一致性差，并且不利于换能器、变幅器、模具的寿命，为此本申请人提供一种加快它激式超声波发生器的追频速度的方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种加快它激式超声波发生器的追频速度的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种加快它激式超声波发生器的追频速度的方法，包括测量的换能器成套结构的阻抗相位特性表或关系式、用于查表和计算修改量的处理器、用于获取相位信息的取样电路、用于驱动负载的换能器、用于更改激励频率的频率发生器，其具体步骤如下：S1：利用加压设备对成套的换能器上加入特定的负载量，测量换能器在不同负载下的阻抗、相位特性并将参数记录于存储器中进行预先建模；S2：工作中，利用取样电路测量换能器的相位信息并测量换能器的电流和电压值计算阻抗，根据即时测量的相位和阻抗查找预先建模中对应的预先测量结果；S3：根据结果计算调整输出频率，准确控制调整到谐振点需要的调整量；S4：等待预设的周期重复步骤S1、S2、S3、S4。
[0009]优选的，S4中预设的周期可根据实际工作情况通过处理器进行修改并更新。
[0010]优选的，步骤S1还包括将换能器接入发生器的匹配网络中，换能器的等效电路由动态支路Cm\Lm\Rm和静态支路Cd组成，匹配网络由L2、R4、C2组成，且C2与Cd并联，工作中Cd实际电流可通过测量的C2电流获取，测量时驱动源由阻抗分析仪提供，驱动信号源为V1，换能器套件的固有谐振频率可以由公式计算获得，相位差值计算公式为：I101＝I102+I103+I104；其中I103＝I102*(C2/Cd)；得到I104＝I101
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I102
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(I102*(C2/Cd)，使用计算得到的I104作为电流相位信号与V101的电压相位信号进行相位差计算得到当前负载下的相位差值，阻抗分析仪测量的当前负载下的相位和阻抗关系并将结果上传到电脑上运行的上位机软件上，将测量数据以方便处理器读取和处理的数据格式记录到一个文件中，数据可以存储在SD卡或固化到处理器的flash存储器中。
[0011]优选的，步骤S1中所述的加压设备为气缸或电机。
[0012]优选的，步骤S1中所述的加压设备为自动化设备，根据上位机提供的目标值自动调整施加于换能器上的压力。
[0013]优选的，步骤S3还包括测量换能器的电流和电压值，根据公式计算出当前阻抗为Z，使用计算得到的阻抗Z在S1预先建模的数据中查找最接近的值，根据建模的值调整输出频率，使得可以准确控制调整量。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过事先对震动系统进行测量建模、使用阻抗分析仪对不同负载下的Q值进行测量，得到Q值随阻抗变化的非线性曲线对照表，工作中实时的对负载阻抗进行测量，根据测量阻抗值查询对应的Q值，根据Q值动态调整追频步距。使得更精准更快速的进行追频，Q值的大小随着动态电阻的改变而改变，实时测量出动态电阻的大小，根据动态电阻随Q值的变化关系，就能得到应该调整的值，从而利用事先将震动系统的特性进行了精密测量并将参数记录于存储器中，使得在工作中只需要测量其中一部分参数即可快速查表找到需要的控制量，而不是传统的以特定短步距或PID算法不断的微调至正确工作位置，此专利技术可以将它激式超声波发生器的追频速度最高提速至几个周期内完成调整，使得它激式超声波发生器保留自身众多优点的同时追频速度又能无限趋近于自激式发生器。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的追频方法系统框图；图2为本专利技术成套的换能器结构示意图；图3为本专利技术获取换能器阻抗变化情况的测量系统框图；图4为本专利技术换能器的等效模型和发生器匹配电路；图5为本专利技术的换能器的6个特征频率；图6为本专利技术运算放大器获取换能器动态支路电流电路；图7为本专利技术上位机界面；图8为本专利技术Q值随着Rm的增加而减小的仿真图。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]请参阅图1
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8，本专利技术提供的一种实施例：一种加快它激式超声波发生器的追频速度的方法，包括测量的换能器成套结构的阻抗相位特性表或关系式、用于查表和计算修改量的处理器、用于获取相位信息的取样电路、用于驱动负载的换能器、用于更改激励频率的频率发生器，其具体步骤如下：S1：利用加压设备对成套的换能器上加入特定的负载量，测量换能器在不同负载下的阻抗、相位特性并将参数记录于存储器中进行预先建模；S2：工作中，利用取样电路测量换能器的相位信息并测量换能器的电流和电压值计算阻抗，根据即时测量的相位和阻抗查找预先建模中对应的预先测量结果；S3：根据结果计算调整输出频率，准确控制调整到谐振点需要的调整量；S4：等待预设的周期重复步骤S1、S2、S3、S4。
[0018]具体的，成套的换能器包括换能器、变幅器(可选)和模具(可选)，利用加压设备对其加入特定的负载量，如使用气缸或电机施加不同的下压力，除此以外，此加压设备也还可以是一种设计生产的自动化设备，能够根据上位机提供的目标值自动调整施加与换能器上的压力，换能器接入发生器的匹配网络中，换能器的等效电路由动态支路Cm\Lm\Rm和静态支路Cd组成，匹配网络由L2、R本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加快它激式超声波发生器的追频速度的方法，其特征在于，包括测量的换能器成套结构的阻抗相位特性表或关系式、用于查表和计算修改量的处理器、用于获取相位信息的取样电路、用于驱动负载的换能器、用于更改激励频率的频率发生器，其具体步骤如下：S1：利用加压设备对成套的换能器上加入特定的负载量，测量换能器在不同负载下的阻抗、相位特性并将参数记录于存储器中进行预先建模；S2：工作中，利用取样电路测量换能器的相位信息并测量换能器的电流和电压值计算阻抗，根据即时测量的相位和阻抗查找预先建模中对应的预先测量结果；S3：根据结果计算调整输出频率，准确控制调整到谐振点需要的调整量；S4：等待预设的周期重复步骤S1、S2、S3、S4。2.根据权利要求1所述的一种加快它激式超声波发生器的追频速度的方法，其特征在于：S4中预设的周期可根据实际工作情况通过处理器进行修改并更新。3.根据权利要求1所述的一种加快它激式超声波发生器的追频速度的方法，其特征在于：步骤S1还包括将换能器接入发生器的匹配网络中，换能器的等效电路由动态支路Cm\Lm\Rm和静态支路Cd组成，匹配网络由L2、R4、C2组成，且C2与Cd并联，工作中Cd实际电流可通过测量的C2电流获取，测量时驱动源由阻抗分析仪提供，驱动信号源为V1，换能器套件的固...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱平，刘恩明，
申请(专利权)人：东莞市佳源达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：