所謂諧振問題就是要求發(fā)生器的輸出信號(hào)頻率能對(duì)在工作中變化的換能器諧振頻率進(jìn)行跟蹤，也即稱頻率自動(dòng)跟蹤。目前常用的頻率自動(dòng)跟蹤大致有以下幾種方法：

1.聲跟蹤

以聲耦合方式，從換能器上釆集諧振頻率的電訊號(hào)，然后反饋至前級(jí)放大器，使形成自激振蕩器。其原理框圖如圖所示。

聲跟蹤超聲波發(fā)生器原理框圖

由圖可以看到，電路是個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，電路在通電的瞬間產(chǎn)生一個(gè)沖擊脈沖，此脈沖經(jīng)預(yù)放、功 放去激勵(lì)換能器，換能器按自身固有頻率振動(dòng)。從而在反饋的聲接收器上可得到相同頻率的電訊 號(hào)。經(jīng)過電路的移相、選頻、預(yù)放及功放再去激勵(lì)換能器，如果滿足振蕩器的相位，幅度條件，系統(tǒng)將自激振蕩，且振蕩頻率跟蹤在換能器的共振頻率上。

2.電跟蹤

所謂“電跟蹤”又稱反饋?zhàn)约な秸袷幤?。大致有以下幾種形式

（1）阻抗電橋形式的動(dòng)態(tài)反饋系統(tǒng)

阻抗電橋形式的動(dòng)態(tài)反饋系統(tǒng)組成的頻率自動(dòng)跟蹤電路其原理如下：它是利用電橋平衡原理補(bǔ)償換能器電學(xué)臂的無功與有功分量，借助于差動(dòng)變量器提取與換能器機(jī)械臂振蕩電流成正比的反饋電壓,使閉環(huán)系統(tǒng)在換能器機(jī)械共振頻率上自振。

（2）負(fù)載分壓方式的反饋系統(tǒng)

這種系統(tǒng)如圖所示，圖中的整個(gè)電路形?成閉環(huán)迥路，電路在通電的瞬間產(chǎn)生一個(gè)電脈沖，?經(jīng)功放加至換能器兩端，于是換能器受激振動(dòng)。其振動(dòng)頻率為換能器本身的固有頻率，在換能器兩?端的振蕩信號(hào)，經(jīng)分壓后送至可調(diào)移相器上，再送至功放。當(dāng)可調(diào)移相器調(diào)至相位滿足自激條件時(shí)，系統(tǒng)自激于換能器的固有頻率上。換能器諧振頻?率的微小變化，電路系統(tǒng)均能及時(shí)跟蹤使工作始?終處于最佳狀態(tài)。

3.鎖相式頻率自動(dòng)跟蹤

鎖相式頻率自動(dòng)踉蹤系統(tǒng)與前兩種自激系統(tǒng)相比，電路要復(fù)雜得多，但能獲得較好的頻率自動(dòng)跟蹤性能。因此在超聲塑料焊接機(jī)的發(fā)生器中獲得越來越廣泛的應(yīng)用。

采用鎖相技術(shù)進(jìn)行頻率自動(dòng)跟蹤的關(guān)鍵,是如何獲得負(fù)載電路中電壓與電流之間的相位差。壓電換能器在諧振頻率附近的等效電路如圖1.31所示。圖中虛線框內(nèi)為換能器等效回路。

鎖相式頻率自動(dòng)跟蹤電路框圖

鎖相式頻率自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)實(shí)用電路框圖如圖1.34。圖中由相位比較器、電壓比較器、低通濾波?器、壓控振蕩器、激勵(lì)放大器、功率放大器、電流取樣及電壓取樣等組成。這是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。但由于壓控振蕩器本身可以單獨(dú)工作。所以，本系統(tǒng)的開環(huán)亦能工作。開環(huán)式類似于他激式超聲波發(fā)生器。這與自激式振蕩器不一樣。本系統(tǒng)利用了末級(jí)換能器上的電壓和電流之間的相位差，經(jīng)相位比較后，獲得相位誤差信號(hào)，再經(jīng)低通濾波之后，去控制壓控振蕩器的輸出信號(hào)的頻率。使之保持與振動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械諧振頻率一致。

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