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