摘要:超声波技术发展至今，其技术日新月异，应用日益广泛，并且取得了良好的社会效益和可观的经济效益。但是作为一门综合性非常强的交叉学科来说，超声波学的研究与应用起步都比较晚，技术状况已经远远不能够满足我国在多领域的需求，而其广阔的市场前景促使我们加大研究的力度。
本文首先介绍了超声波技术的原理和发展趋势，然后详细的分析了超声波设备的组成、关键技术以及设计难点。主电路使用IGBT作为开关管，构成全桥逆变电路。通过分析超声波换能器的阻抗特性，比较换能器工作在串联谐振频率和并联谐振频率的优劣，介绍了几种匹配方式的特点，设计了匹配电路。
控制电路中采用了锁相方式实现了对超声负载的自动频率跟踪，并且功能完善，配备了软启动、死区调节、限流、过流、驱动自保护和过热保护，有力的保障了系统长时间工作的稳定性和可靠性。
最后通过实验，证明了设计的方案可靠，适应性强。不仅具有频率自适应功能，而且能够功率自适应，具有良好的推广应用意义。
关键词：超声波发生器；阻抗特性；匹配电路；锁相环
目 录
第1章 绪 论-1
1.1 超声波技术的原理与应用-1
1.1.1 超声波焊接机的原理及优点-1
1.1.2 超声波焊接机的应用-2
1.2 超声技术的发展及趋势-2
1.2.1 超声波发生器的发展-3
1.2.2 超声波技术控制方案的现状-3
1.2.3 超声波发生器的趋势-4
1.3 论文的选题意义及工作任务-5
1.3.1 选题的背景意义-5
1.3.2 课题研究内容-5
1.4 本章小结-5
第2章 超声波换能器特性及匹配电路分析-7
2.1 换能器阻抗特性理论分析-7
2.2 阻抗匹配-9
2.3 本章小节-11
第3章 控制方案设计-13
3.1 频率跟踪方式-13
3.2 方案设计-14
3.2.1 锁相控制原理-14
3.2.2 锁相控制电路-17
3.3 本章小结-21
第4章 主电路及相关电路的设计与分析-23
4.1 主电路结构设计-23
4.2 驱动电路设计-27
4.2.1 单电源驱动电路-27
4.2.2 自保护驱动电路-29
4.3 采样电路设计-29
4.3.1 电流采样-29
4.3.2 电压采样-30
4.4 启动电路设计-30
4.5 保护电路设计-32
4.5.1 过流保护-32
4.5.2 过热保护-33
4.6 本章小节-33
第5章 结论与展望-35
5.1 结 论-35
5.2 不足之处及未来展望-35
参考文献-36
致 谢-37
