【正文】 雙定子旋轉(zhuǎn)超聲電機驅(qū)動試驗系統(tǒng) 34 參考文獻 [1] 趙淳生．超聲電機技術(shù)與應用 [M]．北京：科學出版社 ,2021． [2] 豈興明，田京京，夏寧 .LabVIEW 入門與實戰(zhàn)開發(fā) 100例 .北京：電子工業(yè)出版社 ,2021 [3] 龍華偉，顧永剛 . 與 DAQ數(shù)據(jù)采集 .北京：清華大學出版社， 2021 [4] 陳樹學，劉萱 .LabVIEW 寶典 .北京：電子工業(yè)出版社 ,2021 [5] NI 622x Specifications 美國： NI公司 [6] 侯飛 . 壓電定子與壓電轉(zhuǎn)子振型嵌合式旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機 [D]. 集美大學 , 2021 [7] 葉榆 ,賀國權(quán) . 基于 Pspice 的八階巴特沃斯低通濾波器設(shè)計與優(yōu)化 [J]. 山西電子技術(shù) . 2021(03) [8] 程光 . 基于 multisim和 filter solution的巴特沃斯濾波器的設(shè)計與仿真 [J]. 科技信息(學術(shù)研究 ). 2021(19) [9] 李鐘慎 . 高階 Butterworth 低通濾波電路的快速設(shè)計 [J]. 工業(yè)儀表與自動化裝置 . 2021(04) [10] 李鐘慎 ,王永初 . 新型高階 Butterworth 低通濾波器的設(shè)計與分析 [J]. 電子測量技術(shù) . 2021(12) [11] 姜春玲 ,史玲 . 基于 MATLAB 的模擬濾波器設(shè)計 [J]. 山東交通學院學報 . 2021(03) [12] 孫艷紅 . 基于 Labview 的虛擬濾波器的設(shè)計 [J]. 吉林工程技術(shù)師范學院學報 . 2021(12) [13] 周斌 ,李志鈞 ,趙淳生 ,黃衛(wèi)清 . 一種新型超聲電機驅(qū)動電源的研究 [J]. 振動、測試與診斷 . 2021(04) [14] 劉應紅 . 超聲波電機的運行機理及其驅(qū)動電源的研究 [D]. 華僑大學 2021 。通過這次 畢業(yè)設(shè)計 不僅提高了我獨立思考問題解決問 題的能力而且培養(yǎng)了認真嚴謹，一絲不茍的學習態(tài)度。也感謝我同一組的組員和班里的同學是你們在我遇到難題是幫我找到大量資料，解決難題。使我的知識層次又有 所提高。從 畢業(yè)設(shè)計 題目的選擇、到選到課題的研 究和論證，再到本 畢業(yè)設(shè)計 的編寫、修改，每一步都有 紀 老師的細心指導和認真的解析。開發(fā)功率放大器以加入驅(qū)動控制系統(tǒng)，構(gòu)成一個完整的驅(qū)動控制系統(tǒng)。并可根據(jù)實際需要信號通道數(shù)調(diào)整移相器的數(shù)目。 （ 4） 設(shè)計制作可使信號移相 0~180176。 （ 2） 以 PC 計算機為核心的硬件平臺上，應用虛擬儀器技術(shù)，通過 DAQ 板卡直接輸出 20kHz~50kHz，幅值和相位差都可調(diào)的 一 路正弦電壓信號。 本文從超聲波電機的原理出發(fā)，分析了常見超聲電機驅(qū)動技術(shù)存在的問題，探討了可行的解決方案，提出制作一種寬帶的驅(qū)動電源，為開展超聲電機多頻驅(qū)動的研究打下基礎(chǔ)。雙定子旋轉(zhuǎn)超聲電機驅(qū)動試驗系統(tǒng) 32 7 總結(jié)與展望 超聲電機驅(qū)動電源作為超聲電機工作的重要組成部分，一直是國內(nèi)外研究的一個熱點。 圖 65 板卡輸出電壓經(jīng)過濾波器和移相器 由圖 65 也可以看出經(jīng)過濾波器之后 正弦電壓變得光滑了，濾波器的效果顯而易見。 圖 63 實際制作出來的濾波器 雙定子旋轉(zhuǎn)超聲電機驅(qū)動試驗系統(tǒng) 31 圖 64 實際制作出來的的移相電路 把板卡輸出的一路電壓作為濾波器的輸入，濾波器的輸出作為移相電路的輸入，在示波器分別觀察濾波器輸出和移相電路輸出情況。把所需要的元器件都購買后，按照所設(shè)計的電路圖，在面包板上布好元器件。從上圖也可以看出，從板卡輸出的電壓不是很光滑，因此需要通過濾波器來使正弦電壓 變得光滑。 圖 61 一個模擬通道輸出頻率為 30KHZ， 90176。如圖 61 所示為從板卡一個模擬通道輸出幅值為 10V、頻率為 30KHZ， 90176。 10V 時，輸入輸出的波形如圖 所示，其輸出信號與 輸入信號相比相位移動了 90176。時瞬態(tài)分析圖 紅色線為輸入信號，綠色線為輸出信號。 在實際搭接電路中選擇 ?? KR 10 則根據(jù)計算結(jié)果選定電阻、電容，實際仿真所搭建的移相電路如圖 513： 圖 513 實際仿真所搭建的 0~180176。的移相量時的 R、C 值，留出余量，可以使信號頻率為 30KHZ 時 ??90min? 。當 0( R )c? ? ? ?即 時， ? 最小，由于 R無法取到無限大，所以滑動變阻器的最大阻值就決定了移相的最小角度 min? （ min? 無法取到 0）。通常電容取固定值，電阻使用滑動變阻器。 如果取 R1=R2，則 k=，設(shè) 1c RC??，此時的此時的傳遞函數(shù)和相頻表達式為： )(121)()(2cccjjH??????????? （ 522） ?????? ?????cccccc???? ?????? ????? )1)/(/2a r c t a n ())/(1 /2a r c t a n (22)( （ 523） 由式（ 522)可知，對于頻率已知的某一正弦信號， ? 與 c? 具有對應關(guān)系，且 ? 與 c?成正相關(guān)。滯后移相 圖 511 和圖 512 電路的傳遞方程推導類似，因此僅對圖 511 電路進行了推導，并將推導的主要結(jié)果列出如下： 雙定子旋轉(zhuǎn)超聲電機驅(qū)動試驗系統(tǒng) 28 iURCjRCjU ?? ????? 1 （ 519） 212 ( ) ( )i o o i o oRU U U U k U U URR? ? ? ? ? ? ?? （ 520） 由 ???? ?UU 可以得到： )1)(1( )1()( 222222222CRk RCjCRkCRUUjH io ? ???? ?? ????? ?? （ 521） 以上傳遞方程的虛部為正，而實部則根據(jù)角頻率、電容和各電阻的具體值可分別 取為正值或負值，因此該電路的移相角度可以在第 1 和第 2 象限之內(nèi)，也可稱之為 0~180176。 uiu oR 1CRR 2u iu oR 1 R 2CR 圖 511 0~180176。以上每個電路調(diào)節(jié)的范圍都局限在 90176。滯后移相 圖 59 和圖 510 可以看成基本的 RC 移相電路，其移相電路的理論推導是： iURCjRCjU ??? ?? ??1 （ 517） 由 oUkU ??? ? ，及 ???? ?UU 可以得到： )1()( 222222CRk RCjCRUUjH io ? ??? ? ??? ?? （ ） RC?? 1tan ? （ 518） 圖 59 的移相角度在第 1 象限，圖 510 的移相角度在第 4 象限。 uiuoR1CRR2uiuoR1CRR2 圖 59 90176。 由圖 58 可以看出，一個 RC 移相器的移相范圍是 0~90176。所以對移相電路做了以下改進，使得可以實現(xiàn) 0~180176。但是，由于本設(shè)計要求移相后輸出振幅無變動。這樣的濾波器在： 12of RC?? 的時候輸入頻率時，輸出振幅下降 3dB，移相量 ? 為：a r c ta n( 2 ) 45of RC??? ? ? ? ?而圖 57 第二個電路的中符號變?yōu)檎Ｔ谶@里，同樣的移相電路對不同頻率信號的移相角度是不會相同的 RC 移相電路的設(shè)計要針對特定的頻率來進行。在較高頻率下，電感的體積會顯得很大，基于系統(tǒng)設(shè)計的要求，選擇 RC 移相電路。以內(nèi)的超前或滯后處理。計算機板卡輸出的正弦電壓包含了一些高頻諧波導致電壓波形不光滑，通過此濾波器就可以使高頻諧波衰減掉，正弦電壓變得光滑。 仿真結(jié)果 分析 圖 54 頻率為 1KHZ 幅值為 1V 時示波器觀察結(jié)果 圖 55 頻率為 100KHZ 幅值為 1V 時示波器觀察結(jié)果 輸入電壓頻率為 1KHZ，幅值為 1V 時，輸入輸出 的波形如圖 54 所示，幅值放大了 倍；當信號頻率為 100KHZ 時，輸入輸出的波形如圖 55 所示，輸出電壓已經(jīng)明顯衰減，可以看出該濾波電路具有明顯的濾掉高于截至頻率信號的作用。 根據(jù)運算放大器兩端電阻對稱條件有： 12322 / /2 / /R R RR R R?? （ 513） 聯(lián)立式（ 11）和式（ 12）可得 解得 ? ?? ?? ?? ?? ???????????KRKRKRKRKR4321 取標稱值得 雙定子旋轉(zhuǎn)超聲電機驅(qū)動試驗系統(tǒng) 24 ? ?? ?? ?? ?? ?? ????????????kRkRkRkRKRpFC332206251152204321。 計 算其傳遞函數(shù)，圖 53，相當于兩個二階電路相連而成，計算其中一個二階電路的傳遞函數(shù)就可以求得整個四階電路的傳遞函數(shù)。例如，根據(jù)表 52 可得到歸一化的四階巴特沃斯低通濾波器的傳遞函數(shù)為： 1222() ( 0 . 7 6 5 3 7 1 ) ( 1 . 8 4 7 7 6 1 )LL L L LKKGs s s s s??? ? ? ?（ 52） 再將上式中用 替換 Ls 就可以求得四階巴特沃斯濾波器的傳遞函數(shù)。由圖 51 可知，濾波器的幅頻特性隨著階次 N 的增大而變得越好，即更接近于理想低通濾波器。它的具有通帶內(nèi)最大平坦的振幅特性，且隨著頻率增加單調(diào)下降。本章就是基于以上原因設(shè)計一個截止頻率為 50KHZ 的有源低通濾波器并利用 multisim電路仿真軟件進行仿真。濾波器標準化電路的種類很少，僅適用運放及 R、 C 元件，因此非常便于集成，這給推廣應用帶來廣泛影響。濾波器按處理信號可 以分為：數(shù)字濾波器、模擬濾波器；按處理頻段可以分為：低/高通濾波器、帶通 /阻濾波器；按采用元件可以分為：有源濾波器、無源濾波器。出現(xiàn)這種情況，可以在輸出波形頻率不變的情況下，降低采樣率與波形頻率的比值。 圖 410 錯誤提示 經(jīng)過導師的指導，理清了采樣率、更新率、波形頻率之間的關(guān)系。接好連線，在