Transductor ultrasónico de alta potencia

Los métodos de seguimiento automático de frecuencia comúnmente utilizados actualmente son los siguientes: mediante acoplamiento acústico, se recoge la señal eléctrica de la frecuencia de resonancia del transductor y se retroalimenta al amplificador de entrada, formando así un oscilador autoexcitado. El principio del transductor de seguimiento acústico es que el circuito es un sistema de bucle cerrado, y en el momento en que se energiza el circuito, se genera un pulso de impacto. Este pulso se amplifica y se utiliza para excitar el transductor, que vibra a su frecuencia inherente. Así, se puede obtener una señal eléctrica de la misma frecuencia en el receptor acústico de retroalimentación. Después de la fase de desplazamiento del circuito, selección de frecuencia, preamplificación y amplificación, se vuelve a excitar el transductor. Si se cumplen las condiciones de fase y amplitud del oscilador, el sistema oscilará de forma autoexcitada, y la frecuencia de oscilación seguirá la frecuencia de resonancia del transductor.

El circuito práctico del sistema de seguimiento automático de frecuencia de fase bloqueada está compuesto por un comparador de fase, un comparador de voltaje, un filtro de paso bajo, un oscilador controlado por voltaje, un amplificador de excitación, un amplificador de potencia, muestreo de corriente y muestreo de voltaje, entre otros. Este es un sistema de bucle cerrado. Sin embargo, dado que el oscilador controlado por voltaje puede funcionar de forma independiente, el sistema también puede operar en modo de bucle abierto. En modo de bucle abierto, es similar a un transductor de excitación externa. Esto es diferente de un oscilador autoexcitado. Este sistema utiliza la diferencia de fase entre el voltaje y la corriente en el transductor final, y después de la comparación de fase, se obtiene una señal de error de fase, que luego se filtra a través de un filtro de paso bajo para controlar la frecuencia de la señal de salida del oscilador controlado por voltaje. Esto mantiene la frecuencia en consonancia con la frecuencia de resonancia mecánica del sistema vibratorio. Aunque hay una relación de transformación dependiente entre la frecuencia y la fase, el sistema de retroalimentación formado por ambos es diferente en términos de resultados de control. El resultado de la retroalimentación de frecuencia tiende a minimizar la diferencia de frecuencia entre las señales de entrada y salida, mientras que el resultado de la retroalimentación de fase tiende a minimizar la diferencia de fase entre las dos señales. Según la relación diferencial-integral formada por la frecuencia y la fase, el sistema de retroalimentación de fase finalmente lleva a que la diferencia de frecuencia entre las dos señales sea cero.

Sistema de retroalimentación de división de carga. Todo el circuito forma un bucle cerrado. En el momento en que se energiza el circuito, se genera un pulso eléctrico, que se amplifica y se aplica a los extremos del transductor, lo que provoca que el transductor vibre. La frecuencia de vibración es la frecuencia inherente del transductor. La señal de oscilación en los extremos del transductor se divide y se envía a un dispositivo de desplazamiento de fase ajustable, que luego se envía al amplificador. Cuando el dispositivo de desplazamiento de fase ajustable se ajusta a una fase que satisface las condiciones de autoexcitación, el sistema se autoexcita a la frecuencia inherente del transductor. Los pequeños cambios en la frecuencia de resonancia del transductor pueden ser rastreados a tiempo por el sistema, manteniendo el funcionamiento en estado. El sistema de seguimiento automático de frecuencia de fase bloqueada es mucho más complejo que los dos sistemas autoexcitados anteriores, pero puede lograr un mejor rendimiento de seguimiento automático de frecuencia. Por lo tanto, se está utilizando cada vez más en los generadores de máquinas de soldadura por ultrasonido de plástico. La clave para el seguimiento automático de frecuencia utilizando tecnología de fase bloqueada es cómo obtener la diferencia de fase entre el voltaje y la corriente en el circuito de carga. Por lo tanto, la diferencia de fase entre el voltaje en los extremos del transductor y la corriente que pasa a través del transductor, tanto en signo como en magnitud, representa la relación entre la frecuencia de la señal de excitación y la frecuencia inherente del sistema vibratorio. Así, si se extrae la señal de diferencia de fase entre el voltaje y la corriente como señal de control para los cambios en la frecuencia de resonancia del sistema vibratorio, se logra el objetivo de seguimiento de frecuencia. Este es el principio básico del seguimiento de frecuencia de fase bloqueada.

El seguimiento eléctrico, conocido como "seguimiento eléctrico", también se llama oscilador autoexcitado de retroalimentación. Existen varias formas: el sistema de retroalimentación dinámica en forma de puente de impedancia. El circuito de seguimiento automático de frecuencia compuesto por un sistema de retroalimentación dinámica en forma de puente de impedancia tiene el siguiente principio: utiliza el principio de equilibrio del puente para compensar los componentes reactivos y activos del brazo eléctrico del transductor, utilizando un transductor diferencial para extraer un voltaje de retroalimentación que es proporcional a la corriente de oscilación del brazo mecánico del transductor, permitiendo que el sistema de bucle cerrado oscile en la frecuencia de resonancia mecánica del transductor. Este método puede lograr una compensación de los parámetros eléctricos del transductor que es independiente de la frecuencia, por lo que puede seguir bien en un amplio rango de frecuencias.