CN114160398A - 一种多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统，包括：超声电源，用于输出两路独立且相位差可调的高频正弦交流电信号；加法电路，用于将两路正弦交流电信号进行无损叠加；功率放大器，用于将两路叠加后的两路电信号进行增益放大后输出复合电信号；多模态谐振超声振动快刀，包括超声换能器和金刚石刀具，超声换能器用于根据复合电信号产生目标轨迹的高频振动，并驱动金刚石刀具高频变换式沿切削深度方向间隙运动，从而实现对高柔性微/纳米复杂表面纹理加工的超精密制造；高频振动为一阶纵向振动和三阶纵向振动复合振动模态，三阶纵向振动频率为一阶纵向振动频率的三倍。本发明能同时实现高柔性和高效率的微/纳米结构超精密制造。
Description
技术领域
本发明属于超精密加工技术领域，更具体地，涉及一种多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统。
背景技术
为了赋予产品功能特性，可以在其表面雕刻具有适当精确图案的微/纳米结构。一些研究表明，微织构表面可以赋予产品疏水性、光学功能和摩擦学性能等特性。而要真正扩大微纳功能表面的应用，需要高效、高柔性的制造技术。常规的激光加工、光刻、聚焦离子束加工等微纳功能表面制造方法存在制造周期长、设备体积大等缺点。
超精密金刚石切削是一种重要的微/纳米结构加工方法。它是一种实用的方法，允许高的结构自由度，并生成最精确和可重复的几何形状，是各种加工方法中最精细的表面加工方法。此外，金刚石工具的切削刃可以用纳米结构精确制造，实现高附加值的表面织构。基于FTS(快速刀具伺服)的金刚石加工技术经过发展，已经成为高效的表面微织构加工方法，但是在高柔性切削制备微/纳米结构上依然存在不足。此外，振幅控制超声椭圆振动金刚石切削技术可应用于淬硬模压钢、碳化钨等难切削材料的精密微纳加工，但是这些切削方法的效率受到振动控制器的低带宽的限制，FTS约为3kHz，椭圆振动切削振幅控制带宽约为300Hz，目前还没有一种能够同时实现高柔性和高效率的精密表面造型技术。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统，能同时实现高柔性和高效率的微/纳米结构超精密制造。
为实现上述目的，本发明提供了一种多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统包括：
超声电源，用于根据外部输入指令输出两路独立且相位差可调的高频正弦交流电信号，一路为一倍频输入信号，另一路为三倍频输入信号；
加法电路，用于将两路高频正弦交流电信号进行无损叠加；
功率放大器，用于将叠加后的两路高频正弦交流电信号进行增益放大处理后，输出复合电信号；
多模态谐振超声振动快刀，包括超声换能器和金刚石刀具，所述超声换能器用于根据所述复合电信号产生目标轨迹的高频振动，并驱动所述金刚石刀具高频变换式沿切削深度方向间隙运动，从而实现对高柔性微/纳米复杂表面纹理加工的超精密制造；其中，所述高频振动为一阶纵向振动和三阶纵向振动复合振动模态，所述一阶纵向振动的频率与所述一倍频输入信号的频率相同，所述三阶纵向振动的频率与所述三倍频输入信号的频率相同；所述目标轨迹为加工制造高柔性复杂微/纳米结构所需的特定波形，所述特定波形包括正弦波、梯形波、三角波、锯齿波和方波中的一种或多种。
本发明提供的多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统，通过超声电源、加法电路和功率放大器可使多模态谐振超声振动快刀中的超声换能器工作在一阶纵向振动与三阶纵向振动复合振动模态，通过叠加两种倍频关系的频率的振动，可使超声换能器产生位于切削深度方向的高度灵活轨迹的振动，驱动金刚石刀具高频变换式沿切削深度方向间歇运动，实现对高柔性微/纳米复杂表面纹理加工的超精密制造；同时采用两种纵向振动模态，工作频率高，可大大提高加工效率。
在其中一个实施例中，所述超声换能器包括超声变幅杆，所述超声变幅杆的输出端槽口内安装有所述金刚石刀具；所述超声变幅杆上套设有压电陶瓷组，所述压电陶瓷组包括多片整圆环形压电陶瓷，相邻两片压电陶瓷的极性相反，且每片压电陶瓷的两侧均安装有电极片，间隔的电极片的延伸端均引出并相连，以分别连接所述功率放大器的两个输出端。
在其中一个实施例中，所述压电陶瓷采用PZT-8锆钛酸铅压电陶瓷。
在其中一个实施例中，所述超声变幅杆采用长径比为3.5～4.5的圆锥段过渡的阶梯形变幅杆结构。
在其中一个实施例中，所述超声变幅杆采用40Cr13不锈钢材料制成。
在其中一个实施例中，所述超声变幅杆上还设有定位法兰，所述定位法兰安装在所述超声变幅杆上对应所述一阶纵向振动和所述三阶纵向振动的重合驻波节点处。
在其中一个实施例中，所述超声变幅杆上的两个不同位置处对应设有压电检测元件，所述压电检测元件用于将其位置处因所述超声换能器高频振动时产生的形变转化为高频动态电流信号，所述高频动态电流信号包括一倍频输出信号和三倍频输出信号；
所述多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统还包括控制器，所述控制器用于对两个所述高频动态电流信号进行处理，分析出每个所述高频动态电流信号中两个输出信号的变化和相位差，并根据所述变化和相位差对所述超声电源输出的两路高频正弦交流电信号进行反馈控制。
在其中一个实施例中，所述控制器包括功率控制电路、电流取样检测电路和主控CPU；
所述功率控制电路，用于对所述超声换能器在一阶纵向振动和三阶纵向振动谐振频率周围进行扫频，并根据扫频结果对所述超声电源输出的两路高频正弦交流电信号频宽进行调控；
所述电流取样检测单元，用于采集两个所述压电检测元件分别产生的高频动态电流信号；
所述主控CPU，用于对两个所述高频动态电流信号进行处理，分析出每个高频动态电流信号中的一倍频输出信号和三倍频输出信号的变化和相位差，确定所述超声换能器的振幅变化；并根据所述变化和相位差，通过所述功率控制电路进行阻抗匹配，对所述超声电源输出的两路高频正弦交流电信号进行调节。
在其中一个实施例中，其中一所述压电检测元件设置在所述超声变幅杆对应所述三阶纵向振动的第三个驻波节点处，另一所述压电检测元件设置在所述超声变幅杆对应所述三阶纵向振动的第一个波峰处。
在其中一个实施例中，所述压电检测元件由圆环聚偏氟乙烯压电材料制成。
附图说明
图1是一实施例中多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统的整体框图；
图2是一实施例中多模态谐振超声振动快刀的目标轨迹示意图；
图3是一实施例中多模态谐振超声振动快刀的结构及振型示意图；
图4是一实施例中压电陶瓷组的工作原理示意图；
图5是另一实施例中多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统的整体框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对目前多模态谐振超声振动快刀在超精密制造中的需求，本发明提供了一种多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统，可搭建在超精密机床等动力部件上，用于制造高柔性微/纳米结构，如图1所示，该超精密制造系统包括超声电源100、加法电路200、功率放大器300和多模态谐振超声振动快刀400。
其中，超声电源100，用于根据外部输入指令输出两路独立且相位差可调的高频(20kHZ以上)正弦交流电信号。具体地，外部输入指令可以为通过面板选择相应波形，通过设置其参数输出所需波形；也可以是通过外接电脑，通过数据点产生所需波形，具体输入指令的形式可根据实际情况进行相应选择，本实施例不作限制。
超声电源100用于输出两路独立且相位差可调的高频正弦交流电信号，两路独立的高频正弦交流电信号为两路信号幅度、频率数控可调的高频正弦交流电信号，一路为一倍频输入信号，另一路为三倍频输入信号；两路高频正弦交流电信号的相位差可通过超声电源100内部的共时基电路进行准确实时调控。对两路高频正弦交流电信号的幅度、频率和相位差进行调控，可调控后端多模态谐振超声振动快刀400产生所需振动轨迹类型、振幅大小和相位，满足对目标高柔性复杂微/纳米结构的制造要求。超声电源100输出的两路所需高频正弦交流电信号后，可通过BNC连接线传输至加法电路200。具体地，超声电源100可采用TFG6900型的双通道超声电源。
需要说明的是，由于目标高柔性复杂微/纳米结构通常是由三角波、锯齿波、梯形波、方波等波形叠加加工出来，从而使其具有相应的功能特性。根据傅里叶变换与逆变换原理，上述波形的基础波形由一倍频与三倍频的正弦交流电信号叠加产生，因此，超声电源100输出的两路高频正弦交流电信号需满足一倍频与三倍频的关系。
加法电路200，用于将超声电源100传输来的频率成倍数关系的高频正弦交流电信号进行无损叠加，最终形成加工目标高柔性复杂微/纳米结构所需的特定波形，比如正弦波、梯形波、三角波、锯齿波、方波等多样化波形，并且保证信号不失真，相位差稳定不发生漂移，并将叠加后的两路高频正弦交流电信号传递给功率放大器300。具体地，加法电路200可采用NE5532运放加法器。
功率放大器300，具有高增益且增益可调的交流电信号放大效果，用于将从加法电路200输出的叠加后的两路高频正弦交流电信号进行增益放大成多模态谐振超声振动快刀400所需的复合电信号(复合波形激励信号)。为了便于调节输入至多模态谐振超声振动快刀400的复合波形激励信号，可将功率放大器300的增益倍数调至最大并保持不变。具体地，功率放大器300可采用HFVA62型号的功率放大器。
多模态谐振超声振动快刀400，是多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统的输出单元，包括超声换能器410和金刚石刀具420，超声换能器410用于根据复合波形激励信号产生目标轨迹的高频振动，并驱动金刚石刀具420高频变换式沿切削深度方向间隙运动，从而实现对高柔性微/纳米复杂表面纹理加工的超精密制造。
在功率放大器300传来的复合波形激励信号的作用下，超声换能器410能产生振幅、相位、轨迹形状可控的高频振动，其原理为：
假设超声电源100产生的一倍频输入信号和三倍频输入信号如下：
y＝y1+y2，f2＝3f1
y1是一倍频输入信号，a是y1信号振幅，f1是y1信号频率，φ1是y1信号初始相位；y2是三倍频输入信号，b是y2信号振幅，f2是y2信号频率，φ2是y2信号初始相位，且f2是f1的三倍。信号y是经过加法电路200叠加得到的复合波形，根据a，b，φ1，φ2的不同，可以获得不同形状的复合波形信号，如图2所示。通过功率放大器300进行增益放大，驱动多模态谐振超声振动快刀400产生相应的谐振，并在金刚石刀具420上产生相应波形的振动轨迹，以实现复杂的目标纹理表面的超精密制造。
其中，在功率放大器300传来的复合波形激励信号的作用下，超声换能器410产生高频振动，该高频振动为一阶纵向振动和三阶纵向振动复合振动模态，振动方向皆为切削深度方向，即沿轴向产生振动，一阶纵向振动的频率与上述一倍频输入信号的频率相同，三阶纵向振动的频率与三倍频输入信号的频率相同，即三阶纵向振动模态的谐振频率是一阶纵向振动模态的三倍。在两路成三倍倍频关系的正弦交流电信号叠加激励下，通过调节两路正弦交流电信号的相位差，可使金刚石刀具产生正弦波形、梯形波、三角波、方波、锯齿波等高度灵活的轨迹，以满足对高柔性微/纳米复杂表面纹理的加工制造。
本实施例提供的多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统，通过超声电源100、加法电路200和功率放大器300可使多模态谐振超声振动快刀400中的超声换能器410工作在一阶纵向振动与三阶纵向振动复合振动模态，通过叠加两种倍频关系的频率的振动，可使超声换能器410产生位于切削深度方向的高度灵活轨迹的振动，驱动金刚石刀具420高频变换式沿切削深度方向间歇运动，实现对高柔性微/纳米复杂表面纹理加工的超精密制造；同时采用两种纵向振动模态，工作频率高，可大大提高加工效率。
在一个实施例中，参见图3，超声换能器410可包括超声变幅杆411、压电陶瓷组412、端盖413和预紧螺栓414，压电陶瓷组412套设在超声变幅杆411上；金刚石刀具420安装在超声变幅杆411输出端处；端盖413和预紧螺栓414配合压紧压电陶瓷组412和超声变幅杆411，多模态谐振超声振动快刀400制作装配时，预紧螺栓414与端盖413接触面光滑，装配时有助于通过拧紧预紧螺栓414来压紧整个超声换能器410。
其中，压电陶瓷组412用于接收上述功率放大器300输出的复合电信号，并根据该复合电信号驱动超声变幅杆411带动金刚石刀具420产生沿切削深度方向高频振动。
具体地，压电陶瓷组412，包括m片整圆环形压电陶瓷，m片整圆环形压电陶瓷采用彼此相邻极化方向相反的方式组装，压电陶瓷组极化方向、组合顺序、工作原理可详见图4，在高频正弦交流电信号的激励下，能够产生沿超声变幅杆411轴向振动。每片压电陶瓷的两侧均设有一片电极片，间隔的电极片的延伸端均引出并相连，以分别连接功率放大器300的正、负输出端。该电极片具体可采用铜电极片，用于接收复合电信号，在电极片间形成高频交变电场，驱动压电陶瓷组412振动，从而带动超声换能器410产生谐振，使超声变幅杆411输出端的金刚石刀具420产生沿轴向的高频轨迹灵活多变振动，实现金刚石刀具420对待加工工件的高自由度切削加工。进一步地，压电陶瓷可采用PZT-8锆钛酸铅压电陶瓷，密度与40Cr13相近，输出功率高，进行厚度方向极化，工作在极化方向与测量时的施力方向相同的d33模态。
超声变幅杆411，可采用40Cr13不锈钢材料制成，相比于其他材料，采用40Cr13不锈钢材料制成的超声变幅杆411综合机械性能更加优异。至于超声变幅杆411的结构可根据实际需求进行相应设计，如圆锥杆、阶梯杆、贝兹尔曲线杆等等。优选地，本实施例提供的超声变幅杆411采用长径比为3.5～4.5的圆锥段过渡的阶梯形变幅杆结构，既具有阶梯杆较大的放大系数，同时也消除了阶梯杆带来的应力集中，提高了超声变幅杆411的可靠性，同时超声换能器410整体长径比较大，有利于调整一阶纵向振动和三阶纵向振动的谐振频率为三倍关系；根据连续质点振动理论，均匀圆柱棒的一阶纵向振动模态和三阶纵向振动模态理论上存在一个可能重合的驻波节点，可在此设计用定位法兰415进行安装支撑，具有现实可实行性。
具体地，超声变幅杆411的输出端开设有装刀槽，金刚石刀具420安装在该装刀槽内；且其内部加工有螺纹孔，用来和预紧螺栓414螺纹配合连接，在圆锥部开有一个驻点安装孔，在大端上加工有平台，便于装配超声换能器410整体时稳定夹持住超声变幅杆411并保持位置不动。
端盖413，可采用40Cr13不锈钢材料，保持超声换能器410整体材料的一致性，参见图3。至于端盖413的结构根据超声变幅杆411结构进行相应设计，当超声变幅杆411采用阶梯形变幅杆结构时，端盖413可采用圆柱形结构，内部开有光孔用于预紧螺栓414预紧，保证预紧螺栓414能以目标预紧力预紧整个超声换能器410，并将复合振动传递至金刚石刀具420。
预紧螺栓414，可采用40Cr13不锈钢材料，保持超声换能器410整体材料的一致性，参见图3，预紧螺栓414可采用内六角带头部结构，和端盖413的接触面进行光洁处理，通过使用力矩扳手，和超声变幅杆411的螺纹孔配合连接，紧密压紧端盖413、压电陶瓷组412，构成超声换能器410整体。
在一个实施例中，参见图3和图5，为使金刚石刀具420能产生稳定的目标轨迹轴向振动，保证加工质量，本发明提供的多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统还可包括控制器500，对应地，超声变幅杆411上的两个不同位置处对应设有压电检测元件416。
其中，压电检测元件416用于将其位置处因超声换能器410高频振动时产生的形变转化为高频动态电流信号，高频动态电流信号包括一倍频输出信号和三倍频输出信号；控制器500用于对两个高频动态电流信号进行处理，分析出每个高频动态电流信号中两个输出信号的变化和相位差，并根据变化和相位差对超声电源100输出的两路高频正弦交流电信号进行反馈控制。
需要说明的是，本实施例提供的压电检测元件416的工作原理为：当超声换能器410产生高频振动时，在压电检测元件416处会产生相应的形变，基于正压电效应，会在压电检测元件416两侧产生高频动态电流信号。优选地，本实施例提供的压电检测元件416可采用圆环聚偏氟乙烯压电材料制成，具有响应快、灵敏度高、测压范围宽的优点。
具体地，本实施例提供的控制器500可包括功率控制电路、电流取样检测电路和主控CPU。
在启动多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统时，控制器500内部的功率控制电路能分别在一阶纵向振动谐振频率和三阶纵向振动谐振频率周围控制超声电源100的输出信号频宽进行扫频；电流取样检测电路接收两个压电检测元件传来的高频动态电流信号；主控CPU对两个高频动态电流信号进行处理，分析出每个高频动态电流信号中一倍频输出信号和三倍频输出信号的变化(大小和频率差)和相位差，从而确定多模态谐振超声振动快刀输出端振幅变化，当多模态谐振超声振动快刀处于谐振状态时，电流处于扫频范围内的峰值，相位较输入信号滞后90°，因此，根据电流变化和相位差，通过功率控制电路进行阻抗匹配，寻找多模态谐振超声快刀的谐振工作点，确保多模态谐振超声快刀的三阶纵向振动谐振频率是一阶纵向振动谐振频率的三倍且保持稳定，并控制超声电源100输出相应频率的高频电信号。在进行加工制造时，主控CPU通过分析检测高频动态电流信号的实时变化和相位变化，通过功率控制电路进行切削过程中阻抗匹配，并根据负载变化改变超声电源的输出电压，保证工作频率稳定和保持目标振幅不变，从而使金刚石刀具420产生稳定的目标轨迹轴向振动，保证加工质量。
为提高主控CPU的处理和分析效率，本实施例提供的两个压电检测元件具体在超声变幅杆411的设置位置可以为：
可参见图3，一压电检测元件可设置在超声变幅杆411靠近端盖413处，处于三阶纵向振动的第三个驻波节点处，根据正压电效应，此时该压电检测元件会在一阶纵向振动激励即一倍频输出信号，三倍频输出信号在此处的振动响应为0，电流经控制器内的电流取样检测电路检测，然后经主控CPU处理，识别出一倍频输出信号，从而可以分析出此时电流信号中一倍频输出信号和三倍频输出信号的频率差及相位差，通过调控功率控制电路进行阻抗匹配，并调节超声电源100输出电压进行反馈控制。
另一压电检测元件可设置在超声变幅杆411位于三阶纵向振动模态的第一个波峰处，该压电检测元件会受到一阶纵向振动激励和三阶纵向振动激励的复合作用，即一倍频输出信号与三倍频输出信号复合作用产生相应的复合电流，电流经控制器内的电流取样检测电路检测，然后经主控CPU处理，通过傅里叶变换以及上述压电检测元件检测的一倍频输出信号对比，分离出三阶纵向振动激励电流信号即三倍频输出信号，从而可以分析出此时电流信号中一倍频输出信号和三倍频输出信号的频率差及相位差，通过调控功率控制电路进行阻抗匹配，并调节超声电源100输出电压进行反馈控制，最终形成闭环控制，保证工作频率稳定和保持目标振幅不变，从而使多模态谐振超声快刀输出端的金刚石刀具420产生稳定的目标轨迹轴向振动。
与传统的FTS装置的结构和工作原理不同，传统的快刀装置采用的都是单一模式的纵向振动，工作频率低，加工能力有限，且闭环控制能力不足，在加工复杂曲面时难以保证持久的加工精度。本实施例提出的多模态谐振超声振动快刀400，工作在一阶纵向振动和三阶纵向振动复合振动模态，工作频率高，实现了驻点耦合；并且采用压电检测元件416进行闭环控制，可有效提高该系统的工作稳定性，而且在两种成倍数关系的正弦激励下可以产生正弦波、梯形波、三角波、方波等高度灵活的轨迹，可实现对更加复杂更加多样化复杂表面纹理加工的超精密制造。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统，其特征在于，包括：
超声电源，用于根据外部输入指令输出两路独立且相位差可调的高频正弦交流电信号，一路为一倍频输入信号，另一路为三倍频输入信号；
加法电路，用于将两路高频正弦交流电信号进行无损叠加；
功率放大器，用于将叠加后的两路高频正弦交流电信号进行增益放大处理后，输出复合电信号；
多模态谐振超声振动快刀，包括超声换能器和金刚石刀具，所述超声换能器用于根据所述复合电信号产生目标轨迹的高频振动，并驱动所述金刚石刀具高频变换式沿切削深度方向间隙运动，从而实现对高柔性微/纳米复杂表面纹理加工的超精密制造；其中，所述高频振动为一阶纵向振动和三阶纵向振动复合振动模态，所述一阶纵向振动的频率与所述一倍频输入信号的频率相同，所述三阶纵向振动的频率与所述三倍频输入信号的频率相同；所述目标轨迹为加工制造高柔性复杂微/纳米结构所需的特定波形，所述特定波形包括正弦波、梯形波、三角波、锯齿波和方波中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统，其特征在于，所述超声换能器包括超声变幅杆，所述超声变幅杆的输出端槽口内安装有所述金刚石刀具；所述超声变幅杆上套设有压电陶瓷组，所述压电陶瓷组包括多片整圆环形压电陶瓷，相邻两片压电陶瓷的极性相反，且每片压电陶瓷的两侧均安装有电极片，间隔的电极片的延伸端均引出并相连，以分别连接所述功率放大器的两个输出端。
3.根据权利要求2所述的多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统，其特征在于，所述压电陶瓷采用PZT-8锆钛酸铅压电陶瓷。
4.根据权利要求2所述的多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统，其特征在于，所述超声变幅杆采用长径比为3.5～4.5的圆锥段过渡的阶梯形变幅杆结构。
5.根据权利要求2所述的多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统，其特征在于，所述超声变幅杆采用40Cr13不锈钢材料制成。
6.根据权利要求2所述的多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统，其特征在于，所述超声变幅杆上还设有定位法兰，所述定位法兰安装在所述超声变幅杆上对应所述一阶纵向振动和所述三阶纵向振动的重合驻波节点处。
7.根据权利要求2所述的多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统，其特征在于，所述超声变幅杆上的两个不同位置处对应设有压电检测元件，所述压电检测元件用于将其位置处因所述超声换能器高频振动时产生的形变转化为高频动态电流信号，所述高频动态电流信号包括一倍频输出信号和三倍频输出信号；
所述多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统还包括控制器，所述控制器用于对两个所述高频动态电流信号进行处理，分析出每个所述高频动态电流信号中两个输出信号的变化和相位差，并根据所述变化和相位差对所述超声电源输出的两路高频正弦交流电信号进行反馈控制。
8.根据权利要求7所述的多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统，其特征在于，所述控制器包括功率控制电路、电流取样检测电路和主控CPU；
所述功率控制电路，用于对所述超声换能器在一阶纵向振动和三阶纵向振动谐振频率周围进行扫频，并根据扫频结果对所述超声电源输出的两路高频正弦交流电信号频宽进行调控；
所述电流取样检测单元，用于采集两个所述压电检测元件分别产生的高频动态电流信号；
所述主控CPU，用于对两个所述高频动态电流信号进行处理，分析出每个高频动态电流信号中一倍频输出信号和三倍频输出信号的变化和相位差，确定所述超声换能器的振幅变化；并根据所述变化和相位差，通过所述功率控制电路进行阻抗匹配，对所述超声电源输出的两路高频正弦交流电信号进行调节。
9.根据权利要求7或8所述的多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统，其特征在于，其中一所述压电检测元件设置在所述超声变幅杆对应所述三阶纵向振动的第三个驻波节点处，另一所述压电检测元件设置在所述超声变幅杆对应所述三阶纵向振动的第一个波峰处。
10.根据权利要求7或8所述的多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统，其特征在于，所述压电检测元件由圆环聚偏氟乙烯压电材料制成。
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| CN202111336151.0A CN114160398A (zh) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | 一种多模态谐振超声振动快刀超精密制造系统 |
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| CN104739531A (zh) * | 2015-04-27 | 2015-07-01 | 桂林市啄木鸟医疗器械有限公司 | 一种输出功率调节电路及超声波洁牙机输出功率调节方法 |
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2021
- 2021-11-12 CN CN202111336151.0A patent/CN114160398A/zh active Pending
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