JP2019534772A

JP2019534772A - 負荷がかかっている場合を含む、圧電体を動力源とする超音波スタックの機械的励起の振幅を制御する方法

Info

Publication number: JP2019534772A
Application number: JP2019504676A
Authority: JP
Inventors: コールドウェル，スコット
Original assignee: Branson Ultrasonics Corp
Current assignee: Branson Ultrasonics Corp
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2019-12-05
Also published as: WO2019018181A1; DE112018000083T5; US20190165247A1; CN109791973A

Abstract

超音波システムは、超音波電源によって励起される圧電超音波変換器を有する圧電体を動力源とする超音波スタックを有する。制御ループフィードバックコントローラは、圧電超音波変換器を励起するモーショナル電圧の振幅と圧電超音波変換器を励起するモーショナル電流の振幅とのうちの１つに、モーショナル電圧とモーショナル電流との間の位相差角の余弦を掛けることによって、圧電駆動超音波スタックに負荷がかかっている場合を含む、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真の振幅を、リアルタイムで決定し、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の決定された真の振幅が所望の振幅設定値にあるように、超音波電源の出力電圧と出力電流のうちの少なくとも１つの出力振幅を制御するように超音波電源を制御する。

Description

本出願は、２０１７年７月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／５３４，３４４号の利益を主張するものである。上記の出願の開示全体が、参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、負荷がかかっている場合を含む、圧電体を動力源とする超音波スタックの機械的励起の振幅の制御に関する。

この節は、必ずしも従来技術であるとは限らない本開示に関係がある背景情報を提供する。

超音波溶接機などの超音波装置にしばしば使用される、圧電体を動力源とする超音波スタックは、超音波変換器が一般に圧電トランスデューサとも呼ばれる圧電変換器である超音波スタックである。超音波スタックは、１つまたは複数の音響的に駆動される受動構成要素に通常取り付けられる１つまたは複数の超音波変換器を含む。しかしながら、超音波スタックは、超音波変換器（または複数の変換器）のみを有し、音響的に駆動される受動構成要素を有さないことができることを理解されたい。通常、超音波スタックは、ブースタに取り付けられる超音波変換器、およびブースタに取り付けられる超音波ホーンを有する。ブースタおよび超音波ホーンは、音響的に駆動される受動構成要素である。超音波電源は、超音波変換器を駆動する電気的励起を提供する。

圧電体を動力源とする超音波スタックにおいては、超音波変換器を励起するモーショナル電圧のＲＭＳ振幅およびモーショナル電流のＲＭＳ振幅は、モーショナル電圧およびモーショナル電流が互いに位相が同じである場合、すなわちモーショナル電流とモーショナル電流との間の位相差がゼロである場合、空中での超音波スタックの端部における機械的励起のＲＭＳ振幅に比例する。「ＲＭＳ」とは、二乗平均平方根である。特に明記しない限り、本明細書において使用される場合、モーショナル電圧およびモーショナル電流という用語は、超音波変換器を励起するモーショナル電圧およびモーショナル電流を意味し、これらは、それぞれ近似的な正弦波形である。超音波スタックの端部は、通常、超音波ホーンチップが通常取り付けられる場所のような超音波ホーンの端部である。また、超音波トランスデューサを励起することは、一般に、超音波トランスデューサを駆動することとも呼ばれることを理解されたい。したがって、モーショナル電圧のＲＭＳ振幅またはモーショナル電流のＲＭＳ振幅を制御することによって、超音波スタックの端部における機械的励起のＲＭＳ振幅を制御することが一般的な実践である。圧電変換器を駆動する超音波電源の制御システムがモーショナル電圧とモーショナル電圧との間にゼロ位相差を維持する限り、超音波スタックの端部における機械的励起のＲＭＳ振幅を制御するためのこの方法は、正確である。

しかしながら、モーショナル電圧とモーショナル電流との間に位相差がある場合、すなわちモーショナル電圧とモーショナル電流との間にゼロでない位相差がある場合は、モーショナル電圧のＲＭＳ振幅およびモーショナル電流のＲＭＳ振幅は、超音波スタックの端部における機械的励起のＲＭＳ振幅に比例しない。しばしば、特に超音波スタックに負荷がかかっている場合、これが重いスタック荷重または負荷過渡現象であるならば、超音波スタックの端部における機械的励起のＲＭＳ振幅は、荷重によって制約される。この場合は、モーショナル電圧のＲＭＳ振幅またはモーショナル電流のＲＭＳ振幅は、単独では超音波スタックの端部における機械的励起のＲＭＳ振幅を示さない。

技術的に知られているように、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真のまたは実際のＲＭＳ振幅は、位相に依存しており、

または

によって表され、ここで、
Ａ_ＲＭＳ＝超音波スタックの端部における機械的励起のＲＭＳ振幅、
Ｖ_ＲＭＳ＝モーショナル電圧のＲＭＳ振幅、
Ｉ_ＲＭＳ＝モーショナル電流のＲＭＳ振幅、
Φ＝モーショナル電圧とモーショナル電流との間の位相角
である。

図１は、超音波電源１０８によって動力を供給される、圧電体を動力源とする超音波スタック１００と、上述の方法での超音波スタックの端部における機械的励起のＲＭＳ振幅の制御とを有する超音波システム１０１の単純化モデルを示している。超音波スタック１００は、ブースタ１０４に取り付けられる圧電変換器１０２を含み、ブースタ１０４は次に超音波ホーン１０６に取り付けられる。超音波電源１０８は、圧電変換器１０２に電気的に結合され、圧電変換器１０２を駆動する電気的励起を提供する。超音波電源１０８は、ＥＣＵ１１０によって制御され、これは、超音波電源１０８に含まれていても、または別々であってもよい。本明細書において使用される場合、ＥＣＵは、電子制御ユニットを意味する。ＥＣＵ１１０は、ＲＭＳ変換器モジュール１１２と、（加算器などの）エラー信号モジュール１１５および制御モジュール１１６を含む制御ループフィードバックコントローラ１１４とを含み、例示的には、これらはすべて、ソフトウェアなどのようなＥＣＵ１１０の制御ロジックで実現される。電圧センサ１１８は、超音波電源１０８の出力１２０に結合され、ＥＣＵ１１０のＲＭＳ変換器モジュール１１２に入力として提供される超音波電源１０８の出力電圧を感知する。電圧センサ１１８によって感知された電圧は、ＲＭＳ変換器モジュール１１２によってモーショナル電圧のＲＭＳ振幅に変換され、制御ループフィードバックコントローラ１１４のエラー信号モジュール１１５にフィードバック入力として提供される。エラー信号モジュール１１５は、モーショナル電圧のフィードバックＲＭＳ振幅を所望の振幅設定１２２と比較し、制御モジュール１１６に入力として提供されるエラー信号を生成する。制御モジュール１１６は、例示的には、ＰＩＤが比例‐積分‐微分であるＰＩＤコントローラである。代替的に、制御モジュール１１６は、ＰＩが比例‐積分であるＰＩコントローラ、またはＰが比例であるＰコントローラであることもできることを理解されたい。制御モジュール１１６の出力は、超音波電源１０８に制御入力として提供され、超音波電源１０８の出力の振幅を制御する。超音波電源１０８が電圧制御電源である場合、制御ループフィードバックコントローラ１１４は、超音波電源１０８の出力電圧の振幅、したがってモーショナル電圧のＲＭＳ振幅を制御する。超音波電源１０８が電流制御電源である場合、制御ループフィードバックコントローラ１１４は、超音波電源１０８の出力電流の振幅、したがってモーショナル電流のＲＭＳ振幅を制御する。

この節は、開示の一般的な概要を提供するものであり、その全範囲の包括的な開示またはその特徴のすべてではない。

本開示の一態様によれば、圧電体を動力源とする超音波スタックに負荷がかかっている場合を含み、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の振幅は、所望の振幅設定値にあるように制御される。圧電体を動力源とする超音波スタックは、超音波電源によって励起される圧電超音波変換器を含む。制御ループフィードバックコントローラは、圧電超音波変換器を励起するモーショナル電圧の振幅と圧電超音波変換器を励起するモーショナル電流の振幅とのうちの１つに、モーショナル電圧とモーショナル電流との間の位相差角の余弦を掛けることによって、圧電体を動力源とする超音波スタックに負荷がかかっている場合を含む、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真の振幅を、リアルタイムで決定する。制御ループフィードバックコントローラは、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の決定された真の振幅が所望の振幅設定値にあるように、超音波電源をリアルタイムで制御して、超音波電源の出力電圧と出力電流のうちの少なくとも１つの出力振幅を制御する。

一態様においては、圧電体を動力源とする超音波スタックに負荷がかかっている場合を含む、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真の振幅を、リアルタイムで決定する際に、制御ループフィードバックコントローラは、圧電超音波変換器を励起するモーショナル電圧にモーショナル電圧とモーショナル電流との間の位相差角の余弦を掛け、超音波電源の出力電圧の出力振幅を制御する。

一態様においては、負荷がかかっている圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の決定された真の振幅は、制御ループフィードバックコントローラへのフィードバック信号であり、所望の振幅設定値は、制御ループフィードバックコントローラへの入力信号であり、制御ループフィードバックコントローラは、フィードバック信号と入力信号との間の差を示すエラー信号を生成し、超音波電源を制御する際にエラー信号を使用し、超音波電源の出力電圧および出力電流のうちの少なくとも１つの出力振幅を制御する。

一態様においては、制御ループフィードバックコントローラは、比例‐積分‐微分コントローラ、比例‐積分コントローラ、および比例コントローラのうちの１つを含む。一態様においては、制御ループフィードバックコントローラは、比例‐積分‐微分コントローラを含む。

一態様においては、機械的励起の決定された真の振幅は、ディスプレイ上の表示などによってユーザに伝達される。

一態様においては、真の振幅は、真のＲＭＳ振幅、真のピーク・トゥ・ピーク振幅、および真のゼロ・トゥ・ピーク振幅のうちの１つであり、真の振幅がＲＭＳ振幅である場合は、圧電超音波変換器を励起するモーショナル電圧のＲＭＳ振幅と圧電超音波変換器を励起するモーショナル電流のＲＭＳ振幅とのうちの１つに、モーショナル電圧とモーショナル電流との間の位相差角の余弦を掛けて、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真のＲＭＳ振幅を決定し、真の振幅がピーク・トゥ・ピーク振幅である場合は、圧電超音波変換器を励起するモーショナル電圧のピーク・トゥ・ピーク振幅と圧電超音波変換器を励起するモーショナル電流のピーク・トゥ・ピーク振幅とのうちの１つに、モーショナル電圧とモーショナル電流との間の位相差角の余弦を掛けて、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真のピーク・トゥ・ピーク振幅を決定し、真の振幅がゼロ・トゥ・ピーク振幅である場合は、圧電超音波変換器を励起するモーショナル電圧のゼロ・トゥ・ピーク振幅と圧電超音波変換器を励起するモーショナル電流のゼロ・トゥ・ピーク振幅とのうちの１つに、モーショナル電圧とモーショナル電流との間の位相差角の余弦を掛けて、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真のゼロ・トゥ・ピーク振幅を決定する。

本明細書において説明される図面は、選択された実施形態の例示目的のためのみであり、すべての可能な実施形態ではなく、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。

従来技術の超音波システム、および超音波システムの圧電体を動力源とする超音波スタックを励起する超音波電源の従来技術の制御を示す概略図である。図１の超音波システムの圧電体を動力源とする超音波スタックの本開示の一態様による制御を示す概略図である。

対応する参照数字は、図面のいくつかの図を通じて対応する部品を示している。

次に、例示的な実施形態が、添付の図面を参照してより完全に説明されることになる。

図２は、圧電体を動力源とする超音波スタック１００を励起する超音波電源１０８の本開示の一態様による、超音波システム１０１およびその制御を示す単純化モデルである。超音波システム１０１、圧電体を動力源とする超音波スタック１００、および超音波電源１０８は、図１に示されるものと同じであるが、超音波電源１０８の制御については異なることを理解されたい。

ＲＭＳ変換器モジュール１１２、制御ループフィードバックコントローラ１１４に加えて、ＥＣＵ１１０は、例示的には、ソフトウェアなどのようなＥＣＵ１１０の制御ロジックで実現される、位相検出器モジュール２００およびフィードバック信号モジュールを含む。ＲＭＳ変換器モジュール１１２、制御ループフィードバックコントローラ１１４、および位相検出器モジュール２００は、別々のモジュールであることもできることを理解されたい。超音波電源１０８の出力１２０に結合される電圧センサ１１０に加えて、電流センサ２０４がまた、超音波電源１０８の出力１２０に結合され、超音波電源１０８の出力電流を感知する。位相検出器モジュール２００は、超音波電源１０８の出力電圧と出力電流との間の位相差角を検出し、この位相差角はＥＣＵ１１０のフィードバック信号モジュール２０２への入力である。ＲＭＳ変換器モジュール１１２からのモーショナル電圧のＲＭＳ振幅もまた、フィードバック信号モジュール２０２への入力である。フィードバック信号モジュール２０２は、モーショナル電圧のＲＭＳ振幅に、超音波電源１０８のモーショナル電圧出力と超音波電源１０８のモーショナル電流との間の位相差の角度の余弦を掛けたものであるフィードバック信号を生成する。このフィードバック信号は、本明細書において機械的励起フィードバック信号の真の振幅と呼ばれ、超音波スタック１００に負荷がかかっていてモーショナル電圧とモーショナル電流との間に位相差角がある場合を含む、超音波スタック１００の端部における機械的励起の真の振幅を直接示す。図２に示される例においては、機械的励起信号の真の振幅は、超音波スタック１００に負荷がかかっていてモーショナル電圧とモーショナル電流との間に位相差角がある場合を含む、超音波スタック１００の端部における機械的励起の真のＲＭＳ振幅を直接示す。

制御ループフィードバックコントローラ１１４は、超音波電源１０８の出力をリアルタイムで制御することを理解されたい。そうすることで、制御ループフィードバックコントローラ１１４は、超音波電源１０８の出力電圧をリアルタイムで監視し、この出力電圧を超音波電源１０８のモーショナル電圧出力のＲＭＳ振幅に変換し、超音波電源１０８のモーショナル電圧出力とモーショナル電流出力との間の位相差角を検出し、機械的励起フィードバック信号の真のＲＭＳ振幅を生成し、超音波スタック１００の端部における機械的励起のＲＭＳ振幅が振幅設定値１２２からの所望の振幅設定値にあるように、それに応じて超音波電源１０８の出力を制御する。

一態様においては、超音波スタック１００の端部における機械的励起フィードバックの決定された真のＲＭＳ振幅は、制御ループフィードバックコントローラ１１４によってディスプレイ２０６上の表示によってたとえばユーザなどに伝達される。

ゼロ・トゥ・ピーク振幅またはピーク・トゥ・ピーク振幅は、これらの式、参照および線図のＲＭＳ振幅に全て関連して、ＲＭＳ振幅と置換されることができ、等しく有効であり得ることを理解されたい。

本明細書において使用される場合、用語コントローラ、制御モジュール、制御システム等は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電子回路、組合せ論理回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コードを実行するプロセッサ（共有、専用、またはグループ）、プログラマブルロジックコントローラ、コンピュータベース制御システムを含むプロセッサベース制御システムなどのプログラマブル制御システム、ＰＩＤコントローラなどのプロセスコントローラ、あるいは説明された機能を提供しまたは本明細書において説明されたようにソフトウェアでプログラムされる場合に上記の機能を提供する他の適切なハードウェアコンポーネント、あるいはシステムオンチップ（ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ｃｈｉｐ）などのような上記の一部または全ての組合せを指し、その一部であり、またはそれらを含むことができる。用語モジュールは、プロセッサによって実行されるコードを記憶するメモリ（共有、専用、またはグループ）を含むことができる。この種の装置が機能を実行すると述べられる場合、装置は、ソフトウェア、ハードウェア、またはそれらの組み合わせなどの適切なロジックによってその機能を実行するように構成されることを理解されたい。

「内側の（ｉｎｎｅｒ）」、「外側の（ｏｕｔｅｒ）」、「のすぐ下に（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「の下に（ｂｅｌｏｗ）」、「下方の（ｌｏｗｅｒ）」、「の上に（ａｂｏｖｅ）」、「上部の（ｕｐｐｅｒ）」、等などの空間的に相対的な用語は、説明しやすくするために、図に示されるように別の要素（複数の要素）または特徴（複数の特徴）に対するある要素または特徴の関係を説明するために本明細書において使用され得る。空間的に相対的な用語は、図に描かれている向きに加えて、使用または操作時の装置の異なる向きを包含するように意図され得る。たとえば、図中の装置がひっくり返されるならば、その場合、他の要素または特徴「の下に（ｂｅｌｏｗ）」または「のすぐ下に（ｂｅｎｅａｔｈ）」として説明される要素は、他の要素または特徴「の上に（ａｂｏｖｅ）」向けられることになる。したがって、例示的な用語「の下に（ｂｅｌｏｗ）」は、の上に（ａｂｏｖｅ）およびの下に（ｂｅｌｏｗ）の向きの両方を包含することができる。この装置は、別様に向けられ（９０度または他の向きに回転され）てもよく、本明細書において使用される空間的に相対的な記述子は、それに応じて解釈され得る。

実施形態の前述の説明は、例示し説明するために提供されている。これは、網羅的であるように、または本開示を限定するように意図されるものではない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、一般に、その特定の実施形態に限定されるものではなく、該当する場合は、交換可能であり、たとえ具体的に示されまたは説明されていなくても、選択された実施形態に使用され得る。また、同一のものが、多くの方法で変更され得る。この種の変形は、本開示からの逸脱とみなされるべきではなく、この種の変更はすべて、本開示の範囲内に含まれるように意図されている。

Claims

圧電体を動力源とする超音波スタックに負荷がかかっている場合を含む、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の振幅を、所望の振幅設定値にあるように制御する方法であって、超音波スタックの圧電超音波変換器が超音波電源によって励起され、
圧電超音波変換器を励起するモーショナル電圧の振幅と圧電超音波変換器を励起するモーショナル電流の振幅とのうちの１つに、モーショナル電圧とモーショナル電流との間の位相差角の余弦を掛けることによって、圧電体を動力源とする超音波スタックに負荷がかかっている場合を含む、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真の振幅を、制御ループフィードバックコントローラによりリアルタイムで決定するステップと、
圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の決定された真の振幅が所望の振幅設定値にあるように、制御ループフィードバックコントローラにより超音波電源をリアルタイムで制御して、超音波電源の出力電圧と出力電流のうちの少なくとも１つの出力振幅を制御するステップと
を含む、方法。
圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真の振幅を、制御ループフィードバックコントローラによりリアルタイムで決定するステップが、圧電超音波変換器を励起するモーショナル電圧の振幅に、モーショナル電圧とモーショナル電流との間の位相差角の余弦を掛けるステップと、制御ループフィードバックコントローラにより超音波電源をリアルタイムで制御して、出力電圧の出力振幅を制御するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
制御ループフィードバックコントローラへのフィードバック信号として、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の決定された真の振幅を使用するステップと、制御ループフィードバックコントローラへの入力信号として、所望の振幅設定値を使用するステップと、制御ループフィードバックコントローラに、フィードバック信号と入力信号との間の差を示すエラー信号を生成させ、超音波電源を制御する際にエラー信号を使用させて、超音波電源の出力電圧および出力電流のうちの少なくとも１つの出力振幅を制御するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
制御ループフィードバックコントローラとして、比例‐積分‐微分コントローラ、比例‐積分コントローラ、および比例コントローラのうちの１つを使用するステップを含む、請求項３に記載の方法。
制御ループフィードバックコントローラとして、比例‐積分‐微分コントローラを使用するステップを含む、請求項４に記載の方法。
機械的励起の決定された真の振幅をディスプレイに表示するステップを含む、請求項１に記載の方法。
圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真の振幅を、制御ループフィードバックコントローラによりリアルタイムで決定するステップが、真のＲＭＳ振幅、真のゼロ・トゥ・ピーク振幅、および真のピーク・トゥ・ピーク振幅のうちの１つとして真の振幅を決定するステップを含み、
真の振幅がＲＭＳ振幅である場合は、圧電超音波変換器を励起するモーショナル電圧のＲＭＳ振幅と圧電超音波変換器を励起するモーショナル電流のＲＭＳ振幅とのうちの１つに、モーショナル電圧とモーショナル電流との間の位相差角の余弦を掛けて、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真のＲＭＳ振幅を決定し、
真の振幅がピーク・トゥ・ピーク振幅である場合は、圧電超音波変換器を励起するモーショナル電圧のピーク・トゥ・ピーク振幅と圧電超音波変換器を励起するモーショナル電流のピーク・トゥ・ピーク振幅とのうちの１つに、モーショナル電圧とモーショナル電流との間の位相差角の余弦を掛けて、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真のピーク・トゥ・ピーク振幅を決定し、
真の振幅がゼロ・トゥ・ピーク振幅である場合は、圧電超音波変換器を励起するモーショナル電圧のゼロ・トゥ・ピーク振幅と圧電超音波変換器を励起するモーショナル電流のゼロ・トゥ・ピーク振幅とのうちの１つに、モーショナル電圧とモーショナル電流との間の位相差角の余弦を掛けて、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真のゼロ・トゥ・ピーク振幅を決定する、請求項１に記載の方法。
超音波システムであって、
超音波電源によって励起される圧電超音波変換器を有する、圧電体を動力源とする超音波スタックと、
制御ループフィードバックコントローラとを備え、制御ループフィードバックコントローラは、圧電超音波変換器を励起するモーショナル電圧の振幅と圧電超音波変換器を励起するモーショナル電流の振幅とのうちの１つに、モーショナル電圧とモーショナル電流との間の位相差角の余弦を掛けることによって、圧電体を動力源とする超音波スタックに負荷がかかっている場合を含む、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真の振幅を、リアルタイムで決定するように構成され、
制御ループフィードバックコントローラは、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の決定された真の振幅が所望の振幅設定値にあるように、超音波電源をリアルタイムで制御して、超音波電源の出力電圧と出力電流のうちの少なくとも１つの出力振幅を制御するように構成される、
超音波システム。
圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真の振幅をリアルタイムで決定する際に、制御ループフィードバックコントローラが、圧電超音波変換器を励起するモーショナル電圧の振幅に、モーショナル電圧とモーショナル電流との間の位相差角の余弦を掛けるように構成され、制御ループフィードバックコントローラが、超音波電源をリアルタイムで制御して、超音波電源の出力電圧の出力振幅を制御するように構成される、請求項８に記載の超音波システム。
圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の決定された真の振幅が、制御ループフィードバックコントローラへのフィードバック信号であり、所望の振幅設定値が、制御ループフィードバックコントローラへの入力信号であり、制御ループフィードバックコントローラが、フィードバック信号と入力信号との間の差を示すエラー信号を生成し、超音波電源を制御する際にエラー信号を使用して、超音波電源の出力電圧と出力電流のうちの少なくとも１つの出力振幅を制御するように構成される、請求項８に記載の超音波システム。
制御ループフィードバックコントローラが、比例‐積分‐微分コントローラ、比例‐積分コントローラ、および比例コントローラのうちの１つを含む、請求項１０に記載の超音波システム。
制御ループフィードバックコントローラが、比例‐積分‐微分コントローラを含む、請求項１１に記載の超音波システム。
超音波スタックの端部における機械的励起の決定された真の振幅が表示されるディスプレイを含む、請求項８に記載の超音波システム。
超音波スタックの端部における機械的励起の真の振幅が、ＲＭＳ振幅、ピーク・トゥ・ピーク振幅、およびゼロ・トゥ・ピーク振幅のいずれかであり、
真の振幅がＲＭＳ振幅である場合は、圧電超音波変換器を励起するモーショナル電圧のＲＭＳ振幅と圧電超音波変換器を励起するモーショナル電流のＲＭＳ振幅とのうちの１つに、モーショナル電圧とモーショナル電流との間の位相差角と余弦を掛けて、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真のＲＭＳ振幅を決定し、
真の振幅がピーク・トゥ・ピーク振幅である場合は、圧電超音波変換器を励起するモーショナル電圧のピーク・トゥ・ピーク振幅と圧電超音波変換器を励起するモーショナル電流のピーク・トゥ・ピーク振幅とのうちの１つに、モーショナル電圧とモーショナル電流との間の位相差角の余弦を掛けて、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真のピーク・トゥ・ピーク振幅を決定し、
真の振幅がゼロ・トゥ・ピーク振幅である場合は、圧電超音波変換器を励起するモーショナル電圧のゼロ・トゥ・ピーク振幅と圧電超音波変換器を励起するモーショナル電流のゼロ・トゥ・ピーク振幅とのうちの１つに、モーショナル電圧とモーショナル電流との間の位相差角の余弦を掛けて、圧電体を動力源とする超音波スタックの端部における機械的励起の真のゼロ・トゥ・ピーク振幅を決定する、請求項８に記載の超音波システム。