功率超声换能器导纳特性检测及电端匹配研究
孙　波　季　远　李光军　张德远
(北京航空航天大学机械学院　北京 ,100083)
摘要　提出了一种利用计算机检测功率超声换能器导纳特性的实验方法 ,并利用导纳圆法精确、
快速地测量超声换能器的谐振点、谐振带宽及其他等效电路参数 ,在此基础上确定超声换能器的
最佳工作点和电端匹配的电感值 ,使匹配后的换能器获得最大效率 ,同时输出阻抗最小。
关键词　等效电路　导纳测量　压电超声换能器　电端匹配
中图分类号　 TB552　 TM9 34.73
　　在超声电机和超声振动精密切削等领域 ,对功率超声换能器的工作效率和振幅的稳定性
提出了越来越高的要求。由于压电陶瓷材料的非线性和工作条件下负载的动态变化 [1] ,只有在
工作状态下对超声换能器进行动态匹配才能解决这些问题 ,而对超声换能器等效电路参数的
精确在线测量是解决问题的必要条件。工程上多采用取换能器两端电压与电流的相位差最大
的频率点作为工作谐振点 ,然而这个频率点与实际换能器的谐振点有较大的误差 ,不能使超声
换能器处于最佳工作状态。本文提出了一种计算机辅助的在线测量超声换能器导纳特性的方
法 ,来精确、快速地测量换能器最佳谐振点、谐振带宽及其他等效电路参数 ,并绘制出导纳图 ,
在此基础上确定了换能器电端匹配原则 ,使动态精确匹配超声换能器成为可能。