超声波发生器与超声波换能器的匹配设计要点

超声波发生器与超声波换能器匹配设计包括两个方面：

一是通过匹配使发生器向超声波换能器输出额定的电功率，这是由于发生器需要一个最佳数值的负载才能输出额定功率所致，把换能器的阻抗变换成最佳负载，就是阻抗变换作用；

二是通过匹配使发生器输出效率最高，这是由于超声波换能器有静电抗的原因，造成工作频率上的输出电压和电流有一定相位差，从而使输出功率得不到期望的最大输出，使发生器输出效率降低，因此在发生器输岀端并上或串上一个相反的抗，使发生器负载为纯电阻，也即调谐作用。由此可见，匹配的质量直接影响功率超声源的产生和效率。

输出变压器是超声波发生器阻抗匹配、传输功率的重要部件，它的设计与绕制工艺对发生器的工作安全是十分重要的。它不仅会以漏感、励磁电流等方式影响电路的工作，其漏感还是形成输出电压尖峰的主要原因。因此，在设计过程中，应选择具有高磁通密度乙、高磁导率μ、高阻率乙、低矫正顽固性乙的高饱和材料作为铁芯。

一般来说，在防止高频变压器瞬态饱和的情况下，应注意以下几点:

1.工作磁通密度B的选择。

铁芯材料的磁感应增量B愈大，所需线圈匝数愈少，直流电阻R也愈小，从而线圈的铜损 Pm也愈小。B变高的话，传输的脉冲前的田埂会变得陡峭。因此，在设计变压器时，选择磁通密度高的材料作为铁心，有利于减少变压器的损失、体积和重量。为了避免稳定或过渡过程中饱和，一般最好选择工作磁通密度B≤Bs/3，这里Bs是磁通密度的最大和磁通密度。

2.保证初级电感量足够大。

一般来说，变压器的初级阻抗必须满足以下关系:WL1≥15R。其中，从二次负荷计算为初级边缘的等效电阻值，WL1为初级电感抗，初级电感量过小时，激励电流较大，激励电流过大时，变压器的损失增加，温度上升增加，Bs下降，变压器饱和的可能性增加。

3.考虑“集肤效应”的影响。

高频工作时，流过导线的电流会产生皮肤收集效果。这相当于减少了导线的有效截面积，增加了导线的阻力，导致导线的压降增大，变压器的温度上升，结果变压器进入饱和的危险性增大，建议采用小直径的多条导线绕组的方法。