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原文传递超声波除垢器的研究与开发

论文题名：	超声波除垢器的研究与开发
关键词：	超声波除垢器;功率超声;频率自动跟踪;功率恒定控制;阻抗匹配;管道结垢
摘要：	超声技术在工业中的应用开始于上世纪10到20年代，随着计算机软硬件技术、电子技术及信号处理技术的飞速发展，超声波在成像、无损检测、测距、超声清洗、焊接应力释放、无损探伤、医疗等领域获得了非常广泛的应用。工业生产中，管道结垢普遍存在，严重的影响生产，浪费能源，造成管道报废。化学防垢成本高，劳动强度大，污染严重。近年来人们正在不断探索各种物理的除垢方法，超声波除垢已经成为了锅炉除垢的一种新的选择。本文首先分析了超声波清洗的原理和发展趋势，针对超声波清洗机对电源的具体要求以及现阶段超声应用的发展趋势，提出了超声波系统的总体结构；通过对压电换能器的电特性分析，设计了超声电源匹配电路和电源主电路。为了满足超声电源智能化的要求，本文采用P89C51单片机对整个系统进行控制。通过对开关电源主要拓扑结构的分析，确定使用 D 类功率放大器。因为超声清洗需要电源提供非常大的功率，所以应用全桥功率放大器对信号进行功率放大，并选定了所使用的各种元器件的型号和参数。为使本超声波除垢防垢器能够稳定的工作，应使电源的输出频率和换能器的谐振频率保持一致，在对换能器振动特性分析的基础上，确定了控制方案，并设计了控制电路和控制程序。设计了脉宽调制逆变电路、振荡电路、AD采样电路、DA输出电路、单片机工作电路。文中详细的介绍了本系统软件的结构设计和程序编写。设计了系统总体的程序结构，编写了初始化程序、数据采集程序、单片机控制程序和PID控制程序等。讨论了软件可靠性的问题。并根据软件的本质可靠性设计和可靠性控制对系统程序进行了优化，以保证系统程序可靠运行。通过Matlab 对PID控制程序及部分电路进行了仿真，通过仿真设定了PID控制程序的参数。最后，严格按照EMC标准设计了PCB，并且对本超声波发生器的优缺点进行了分析，给出了需要改进的方面。
作者：	马刚
专业：	机械电子工程
导师：	刘杰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东北大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文