超声波发生器的发展现状和发展趋势

目前功率超声系统中的换能器绝大部分都是压电换能器，因而基于压电换能器而设计的超声波发生器即成为主流。一台性能优良的超声波发生器应具有如下性能：

1.实现自动频率跟踪；

2.输出功率自动控制；

3.效率高，谐波污染小，工作安全可靠；

4.体积小，重量轻，性价比高。

超声波发生器目前大多采用半桥或全桥逆变器将直流电变换成交流电。频率自动跟踪效果并不理想，在其它方面的性能也有很大的差别。

近年来，超声波发生器的开关器件主要为 MOSFET和IGBT，前者主要用于2kW以下的电源，后者则主要用于输出功率为2kW以上的电源中。至于传输更大功率的情况，目前常用的方法是采用多个开关管并联运行和用传输线变压器进行功率合成。

目前，国内外在超声波发生器系统的研究方面，除了自动频率跟踪、输出功率自动控制和换能器匹配网络外，还有下面几个重点研究方向：

1.大功率
在一些超声应用中，如清洗、焊接等，往往需要超声波发生器对作用对象输出很大功率，这就要求开关器件有较大的容量。另外，功率合成及单元模块设计也是实现大功率化的一个趋势。

2.兆赫超声波发生器的研制
大多数功率超声应用需要利用超声的空化作用，这就要求功率超声系统工作于100kHz以下，而近几年发展起来的兆赫超声清洗技术却要求采用700kHz1MHz的超声波进行清洗。兆赫超声波发生器的研制中存在诸多问题，开关器件要有很高的开关频率，而降低开关损耗将是提高效率的关键。此外，高频使电感、电容上的无功功率大大增加，电磁干扰问题也十分突出。

3.提高超声波发生器的效率
开关电源的效率是衡量其性能的重要指标，超声波发生器也是一样。软开关技术是十分有效的措施，但它现在还不十分成熟，需要更深入的研究。

4.数字化
把数字技术引入到超声波发生器之中，特别是应用DSP技术实现频率自动跟踪和功率自动调节是近儿年来研究的热点。频率和功率的数字显示也是其中的一个基本功能。

5.扫频技术
超声波会在不同介质的交界处发生反射，反射回来的超声波与其它的超声波叠加将会产生驻波。这样会使某些地方的压力振幅变小甚至变为零，而另外一些地方压力振幅变大，这种现象的出现将影响超声处理的效果，例如:在超声清洗中，单频工作时，声压振幅变小处声压低于空化阀，产生清洗盲区，处于此区域内物体将会被清洗的不彻底，为了解决上述问题，考虑在超声波发生器中加入扫频技术，即让超声波发生器工作在谐振频率附近区城内，通免固定在某一处出现驻波现象，使加工均匀。