超聲振動(dòng)加工中幾種典型的頻率跟蹤系統(tǒng)

 

1、模擬試驗(yàn)式頻率跟蹤系統(tǒng)

 

    前蘇聯(lián)的一項(xiàng)早期研究認(rèn)為,超聲設(shè)備在載荷狀態(tài)下,換能器系統(tǒng)的固有頻率會(huì)發(fā)生變化,輸出振幅減小,為獲得大振幅以提高加工質(zhì)量,應(yīng)使系統(tǒng)工作在諧振狀態(tài)下。實(shí)現(xiàn)方法:通過(guò)模擬試驗(yàn),找出各種載荷下的對(duì)應(yīng)固有頻率,工作時(shí),根據(jù)載荷情況,調(diào)節(jié)電源的頻率至相應(yīng)的f′o,從而保證系統(tǒng)的諧振工作狀態(tài)。

 

    該方法思路簡(jiǎn)單,所需的設(shè)備少,但存在以下缺陷:

(a)由于各種加工設(shè)備的性質(zhì)不同,即使載荷相同,其固有頻率變化也不會(huì)相同,因此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通用性差。

(b)由于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率受多種因素影響,而模擬試驗(yàn)不可能照顧到各個(gè)方面,因此,數(shù)據(jù)的可靠性不強(qiáng),失諧在所難免。

(c)不易自控。鑒于以上缺陷,該法不能推廣使用。

 

2、利用聲—電換能器提取諧振頻率信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)頻率跟蹤

 

   利用聲—電換能器提取反饋(跟蹤)信號(hào)是聲反饋的一種。該法根據(jù)反磁致伸縮原理,把工作換能器同時(shí)作為敏感元件,在其上繞制測(cè)量線圈。換能器工作時(shí)的伸縮振動(dòng),將在測(cè)量線圈中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。該電動(dòng)勢(shì)的大小與換能器的振幅成比例。工作時(shí),不斷小幅度改變電源頻率,測(cè)量并處理感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),從而得到諧振頻率。

 

   這種方法,控制思路科學(xué),實(shí)用效果好,對(duì)工作機(jī)及其負(fù)載無(wú)特殊要求,適應(yīng)性廣,自動(dòng)跟蹤易于實(shí)現(xiàn)。不足之處是工作換能器兼作敏感元件,其結(jié)構(gòu)必然較為復(fù)雜。

 

3、電反饋法

 

   電反饋法把換能器等機(jī)械系統(tǒng)等效為一個(gè)電負(fù)載。測(cè)量等效電路中的信號(hào),并加以比較。當(dāng)諧振時(shí),其回路電流電壓同相位,即電位差為0;當(dāng)電壓超前電流時(shí),工作電源頻率高于換能器的固有振動(dòng)頻率;反之,當(dāng)電壓滯后電流時(shí),工作電源頻率低于換能器的固有振動(dòng)頻率。因此,只要測(cè)量出電壓、電流的相位,加以比較,即可判斷出工作狀態(tài),再進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整即可使系統(tǒng)工作在諧振狀態(tài)。

 

    法用電子線路控制,不涉及換能器等機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、尺寸。因此,適應(yīng)性廣。

 

4、電反饋?zhàn)詣?dòng)頻率跟蹤系統(tǒng)

 

   該法把換能器系統(tǒng)等效成橋式回路的一個(gè)電學(xué)臂。工作原理:用橋式電路補(bǔ)償電學(xué)臂,用運(yùn)算放大器的差動(dòng)放大形式對(duì)壓電振動(dòng)子(換能器)的傳輸函數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償運(yùn)算。

 

   該法的主要缺陷為:精細(xì)的動(dòng)態(tài)平衡不易實(shí)現(xiàn),參量調(diào)節(jié)范圍不大。

相關(guān)產(chǎn)品：超聲波振動(dòng)子