一种超声波发生器的制作方法

1.本实用新型涉及超声波技术领域，具体涉及一种超声波发生器。


背景技术：

2.超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。
3.超声波发生器是给超声波换能头提供控制及电力信号的设备，超声波发生器广泛适用于矿山，能源，化工，机电清洗等工业上。现有设备普遍大量使用各种高精度功放芯片等组合使用，造价较高，且输出功率不足。


技术实现要素：

4.为此，本实用新型提供超声波发生器，电路简单、工作可靠、体积小、成本低，输出功率调节方便，效率高，功率因素高，实用性强。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种超声波发生器，所述超声波发生器包括：
7.整流模块102外接电网模块101，所述整流模块102的输出端通过滤波器 103和高频逆变器104连接超声波换能器105的输入端，所述高频逆变器104 输出的高频电压进入所述超声波换能器105，以使得所述超声波换能器105辐射出超声波；
8.所述超声波换能器105通过反馈环节连接至pwm驱动电路108的输入端，所述pwm驱动电路108的输出端与所述滤波器103连接；所述反馈环节用于采集所述超声波换能器105的工作状态信号；所述反馈环节包括电流电压检测模块106和脉冲宽度调制pwm电路107。
9.可选地，所述高频逆变器104采用绝缘栅双极型晶体管igbt功率器件组合，包括mosfet和gtr的复合器件。
10.可选地，所述pwm信号是由sg3525集成电路产生，所述sg3525集成电路用于上下桥臂功率mosfet隔离驱动，驱动变压器原边绕组的两端分别接到所述sg3525集成电路的两个输出端上，以在死区时间内实现驱动变压器到外芯的自动复位。
11.可选地，具体工作过程包括：
12.来自所述电网模块101的220v和50hz的电压强电网滤波器经由所述整流模块102和所述滤波器103后得到300v的直流电压，所述直流电压加到半控式的所述高频逆变器104上，功率开关管t1和t2在一对互差180
°
的方波脉冲触发下，轮流导通和截止，将直流电压转换成交变的高频方波电压，经所述高频逆变器104变换后输出u3，加到所述超声波换能器105上，根据所述超声波换能器105的谐振频率和阻抗选择变压器b1的变比和u2的大小，改变高频电感l4的匝数，来匹配所述超声波换能器105的频率参数；所述高频逆变器104用于改变u3的大小，配合高频电感l4不同的匝数，以匹配不同频率的超声波换能器。
13.可选地，所述超声波发生器的机箱采用可拆卸式铝合金框架式侧面双轴流风扇冷
却系统，igbt模块及整流桥安装卧式散热器上。
14.本实用新型提供的一种超声波发生器，通过整流模块102外接电网模块 101，所述整流模块102的输出端通过滤波器103和高频逆变器104连接超声波换能器105的输入端，所述高频逆变器104输出的高频电压进入所述超声波换能器105，以使得所述超声波换能器105辐射出超声波；所述超声波换能器 105通过反馈环节连接至pwm驱动电路108的输入端，所述pwm驱动电路 108的输出端与所述滤波器103连接；所述反馈环节用于采集所述超声波换能器105的工作状态信号；所述反馈环节包括电流电压检测模块106和脉冲宽度调制pwm电路107。电路简单、工作可靠、体积小、成本低，输出功率调节方便，效率高，功率因素高，实用性强。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
16.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
17.图1为本实用新型提供的一种超声波发生器工作原理结构示意图；
18.图2为本实用新型提供的主电路图结构示意图；
19.图3为本实用新型提供的mosfet的电路示意图；
20.图4为本实用新型提供的另一mosfet的电路示意图。
具体实施方式
21.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
22.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。附图中各部件的形状和大小不反应真实比例，目的只是示意说明本技术内容。通常在附图中描述和示出的本实用新型的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
23.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的
实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.现有的超声波发生器通常是采用lc自激振荡电路，超声波换能器与振荡电路存在互反馈连接关系，本实用新型主要包括整流、逆变、匹配、反馈和执行信号的环节模块组成，以及人性化的面板设计。
27.图1示出了超声波发生器工作原理结构示意图。所述超声波发生器包括：
28.整流模块102外接电网模块101，所述整流模块102的输出端通过滤波器 103和高频逆变器104连接超声波换能器105的输入端，所述高频逆变器104 输出的高频电压进入所述超声波换能器105，以使得所述超声波换能器105辐射出超声波；所述超声波换能器105通过反馈环节连接至pwm驱动电路108 的输入端，所述pwm驱动电路108的输出端与所述滤波器103连接；所述反馈环节用于采集所述超声波换能器105的工作状态信号；所述反馈环节包括电流电压检测模块106和脉冲宽度调制pwm电路107。
29.在一种可能的实施方式中，所述高频逆变器104采用绝缘栅双极型晶体管 igbt功率器件组合，包括mosfet和gtr的复合器件。
30.在一种可能的实施方式中，所述pwm信号是由sg3525集成电路产生，所述sg3525集成电路用于上下桥臂功率mosfet隔离驱动，驱动变压器原边绕组的两端分别接到所述sg3525集成电路的两个输出端上，以在死区时间内实现驱动变压器到外芯的自动复位。
31.在一种可能的实施方式中，所述超声波发生器的具体工作过程包括：
32.来自所述电网模块101的220v和50hz的电压强电网滤波器经由所述整流模块102和所述滤波器103后得到300v的直流电压，所述直流电压加到半控式的所述高频逆变器104上，功率开关管t1和t2在一对互差180
°
的方波脉冲触发下，轮流导通和截止，将直流电压转换成交变的高频方波电压，经所述高频逆变器104变换后输出u3，加到所述超声波换能器105上，根据所述超声波换能器105的谐振频率和阻抗选择变压器b1的变比和u2的大小，改变高频电感l4的匝数，来匹配所述超声波换能器105的频率参数；所述高频逆变器104用于改变u3的大小，配合高频电感l4不同的匝数，以匹配不同频率的超声波换能器。
33.在一种可能的实施方式中，所述超声波发生器的机箱采用可拆卸式铝合金框架式侧面双轴流风扇冷却系统，igbt模块及整流桥安装卧式散热器上。
34.本实用新型所述的整流环节外接市电ac220v电网，其输出端通道通过匹配环节连接换能器的输入端，换能器的输出端通过反馈环节连接pwm信号控制驱动模块的输入端，由于本实用新型增加了反馈环节，反馈环节可对换能器的工作状态进行信号采集，信号环节对反馈环节进行处理，用以调整开关管的驱动信号，从而对系统的工作状态进行安全可靠
的监测和调整。
35.本实用新型在操作面板上增加了功率可调，直观的电流显示功能，更兼有工作运行和工作过载指示灯人性化设计。整体机箱轻便小巧，功率大，通风散热良好，背部面板设计有灵活的电源和换能器的连接航空插件，使得操作调试更简洁实用，使得用户使用更方便。
36.本实用新型主要特点是：采用脉冲宽度调制pwm，pwm信号是由性能优越的sg 3525集成电路产生。高频逆变器采用国际先进的绝缘栅双极型晶体管igbt功率七器件组成，逆变器输出的高频电压进入超声波换能器，从而辐射出超声波。该系统具有电路简单，工作可靠，体积小，成本低，输出功率调节方便，效率高，功率因素高，实用性强等特点。
37.图2示出了主电路图结构。高频逆变器中的功率开关管采用目前国际上最先进的电力电子器件，igbt(绝缘栅双极型晶体管)它是将mosfet和gtr的优点于一体的新型复合器件，具有mosfet的高输入阻抗，gtr的低通态功耗的特点。来自电网的220v50hz的电压强电网滤波器由c1 c2 z1 z2经整流桥d1-d4，在经滤波后得到300v左右的直流电压，该直流电压加到半控式的逆变器上，功率开关管t1，和t2在一对互差180
°
的方波脉冲触发下，轮流导通和截止，将直流电压变成交变的高频方波电压，经高频变压器b1变换后输出u3，加到超声波换能器y上，根据超声换能器的谐振频率和阻抗选择变压器b1的变比和u2的大小，改变高频电感l4的匝数，来匹配换能器的频率参数，本实用新型采取高频变压器一二次侧多抽头，用以改变u3的大小，再配合高频电感l4不同的匝数，匹配不同频率的超声波换能器(如22khz、 25khz、28khz、33khz、40khz换能器)，从而可达到一机多频率调节，且性能稳定，效果良好。
38.本实用新型采用推挽式输出驱动功率mosfet的电路，如图3和图4所示。r2和r3为限流电阻，另外sg3525可用于上下桥臂功率mosfet隔离驱动，驱动变压器原边绕组的两端分别接到sg3525的两个输出端上，则在死区时间内可以实现驱动变压器到外芯的自动复位。
39.本实用新型是自主开发的独有的先进超声波发生器驱动技术，可达全球先进水平，具有防腐外观设计，能适用各种恶劣的环境，采用模拟电路和数字电路相结合的控制技术，使整机性能更优越，独有的宽频扫描技术，根据不同的超声波换能器，设计不同的扫频宽度和速度，只清除驻波，使超声波能量分布更均匀，清除清洗盲区，另外本实用新型，在节能降耗方面，功率因素达到 98％，输入冲击电流小于2a，使得开机瞬间损坏机器的可能性大大降低，大大提高了本实用新型的使用寿命。
40.本实用新型机箱采用可拆卸式铝合金框架式侧面双轴流风扇冷却系统，风力强劲，igbt模块及整流桥安装卧式散热器上，受风面积更大，风道更流畅，另侧面的排风通道疏而不密，防异物进入且不阻风道，美观实用，正面有直观的电流显示仪表及功率调整旋钮，工作指示灯及过载指示灯，电流开关，提携一体式手柄，一体感强烈，底部支架可平放可前部支起，不同角度的观测仪表，良好的防滑装置，背部更彰显人性化的ac 220伏电源及换能器的航空插件，备受广大用户欢迎，顶部平整抽插式盖板显得更灵活方便。
41.综上所述，本实用新型提供的一种超声波发生器，通过整流模块102外接电网模块101，所述整流模块102的输出端通过滤波器103和高频逆变器104 连接超声波换能器105的输入端，所述高频逆变器104输出的高频电压进入所述超声波换能器105，以使得所述超声
波换能器105辐射出超声波；所述超声波换能器105通过反馈环节连接至pwm驱动电路108的输入端，所述pwm 驱动电路108的输出端与所述滤波器103连接；所述反馈环节用于采集所述超声波换能器105的工作状态信号；所述反馈环节包括电流电压检测模块106 和脉冲宽度调制pwm电路107。电路简单、工作可靠、体积小、成本低，输出功率调节方便，效率高，功率因素高，实用性强。
42.本实用新型是参照根据本实用新型的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和 /或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
43.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
44.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
45.尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
46.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。