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超声波发生器常用的频率自动跟踪方法-电跟踪

来源： | 发布日期：2022-09-16

前面我们讲到了声跟踪的方法，接下来继续了解下电跟踪。所谓“电跟踪”又称反馈自激式振荡器。大致有以下几种形式：
（1）阻抗电桥形式的动态反馈系统

阻抗电桥形式的动态反馈系统组成的频率自动跟踪电路其原理如下：它是利用电桥平衡原理补偿换能器电学臂的无功与有功分量，借助于差动变量器提取与换能器机械臂振荡电流成正比的反馈电压,使闭环系统在换能器机械共振频率上自振。本方法对换能器电参数的补偿有可能做到与频率无关。因而在较宽频段内跟踪良好。

1.29

差动变量器桥式自动频率跟踪电路如图1.29所示。图中T_f为差动变量器,正反馈电压勺由u_ƒ次级绕组W₃引出；初级绕组W_i、W₂与阻抗Z₁、Z₂构成电桥四臂，Z₁为换能器阻抗（它由机械臂阻抗Zm和电学臂阻抗Ze并联而成）,Z2为补偿元件的阻抗.Z3用于补偿电桥的电抗。设Z_m≫Z_e，则Z₁ = Z_m 。显然，如满足条件W_iⅠ₁=Ⅰ₂W₂ (W_i、W₂ 为初级的匝数），电桥获得平衡，次级绕组反馈电压T_ƒ0，电压u_ƒ=0。此平衡条件又可表为 Z₂/Z_e=W₂/W_i即

式中R_e、X_e和R₂、X₂分别为Z_e和Z_e的实部和虚部。系数n表示差动变量器初级绕组两部分的匝数比，它等于补偿元件阻抗与换能器电学臂之比。
一般情况下，流经Z_m的电流Im使电桥失去平衡，T_ƒ次级绕组将感生岀正比于换能器机械臂振荡电流的反馈电压u_ƒ：

式中Rin为振荡器的输入电阻。
当系统的自激频率ƒ0=ƒr （换能器的机械共振频率）时，电流Ⅰm将达最大值。系统反馈最强，U_ƒ反馈电压最大，满足幅度条件，且与U_ƒ与U_in同相，也满足相位条件，系统自激在换能器机械共振频率上。
假如换能器的机械共振频率因某种因素减低了，则ƒ₀>ƒ_r，负载Z_m呈感性，Ⅰ_m的相角为负值，造成U_ƒ滞后于U_in（原先的输入电压）,系统振荡频率降低从而达到跟踪的目的。
差动变量器桥式自动频率跟踪电路优点，在于其对换能器电抗成分的补偿与频率无关，从而保证反馈电压在很宽的频率段内只与机械振荡电流有关，跟踪可靠、失调较小。

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