东莞微波雷达感应模块常用知识（珠海茂名超声波）

所谓谐振问题就是要求发生器的输出信号频率能对在工作中变化的换能器谐振频率进行跟踪，也即称频率自动跟踪。目前常用的频率自动跟踪大致有以下几种方法：

1.声跟踪

以声耦合方式，从换能器上釆集谐振频率的电讯号，然后反馈至前级放大器，使形成自激振荡器。其原理框图如图所示。

声跟踪超声波发生器原理框图

由图可以看到，电路是个闭环系统，电路在通电的瞬间产生一个冲击脉冲，此脉冲经预放、功 放去激励换能器，换能器按自身固有频率振动。从而在反馈的声接收器上可得到相同频率的电讯 号。经过电路的移相、选频、预放及功放再去激励换能器，如果满足振荡器的相位，幅度条件，系统将自激振荡，且振荡频率跟踪在换能器的共振频率上。

2.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。

（2）负载分压方式的反馈系统

这种系统如图所示，图中的整个电路形 成闭环迥路，电路在通电的瞬间产生一个电脉冲， 经功放加至换能器两端，于是换能器受激振动。其振动频率为换能器本身的固有频率，在换能器两 端的振荡信号，经分压后送至可调移相器上，再送至功放。当可调移相器调至相位满足自激条件时，系统自激于换能器的固有频率上。换能器谐振频 率的微小变化，电路系统均能及时跟踪使工作始 终处于最佳状态。

3.锁相式频率自动跟踪

锁相式频率自动踉踪系统与前两种自激系统相比，电路要复杂得多，但能获得较好的频率自动跟踪性能。因此在超声塑料焊接机的发生器中获得越来越广泛的应用。

采用锁相技术进行频率自动跟踪的关键,是如何获得负载电路中电压与电流之间的相位差。压电换能器在谐振频率附近的等效电路如图1.31所示。图中虚线框内为换能器等效回路。

锁相式频率自动跟踪电路框图

锁相式频率自动跟踪系统实用电路框图如图1.34。图中由相位比较器、电压比较器、低通滤波 器、压控振荡器、激励放大器、功率放大器、电流取样及电压取样等组成。这是一个闭环系统。但由于压控振荡器本身可以单独工作。所以，本系统的开环亦能工作。开环式类似于他激式超声波发生器。这与自激式振荡器不一样。本系统利用了末级换能器上的电压和电流之间的相位差，经相位比较后，获得相位误差信号，再经低通滤波之后，去控制压控振荡器的输出信号的频率。使之保持与振动系统机械谐振频率一致。

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