大功率工業(yè)超聲波清洗發(fā)生器電源對(duì)系統(tǒng)所采用的供電電路,信號(hào)源電路,PWM驅(qū)動(dòng)電路,加速電路,逆變電路,升壓電路,電流采樣電路等硬件電路部分以及軟件程序部分進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì).針對(duì)多個(gè)換能器并聯(lián)時(shí),諧振點(diǎn)產(chǎn)生漂移的情況,對(duì)超聲波換能器等效模型進(jìn)行阻抗分析,確定6個(gè)50W超聲波換能器的并聯(lián)諧振頻率為216KHz.最后經(jīng)軟件系統(tǒng)仿真測(cè)試后,按照PCB板圖布線規(guī)則,設(shè)計(jì)PCB板并進(jìn)行焊接與調(diào)試.經(jīng)測(cè)試,信號(hào)源電路輸出信號(hào)頻率為216KHz,死區(qū)時(shí)間大于58ns,占空比相同,相位互補(bǔ);超聲波換能器兩端峰值電壓為245V,且可以明顯聽(tīng)見(jiàn)換能器正常工作時(shí)的"嗞嗞"聲響.

大功率工業(yè)超聲波清洗發(fā)生器電源實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,為了進(jìn)一步探究細(xì)胞組織處理的最佳超聲功率密度大小,設(shè)計(jì)信號(hào)采集與處理電路作為系統(tǒng)的核心反饋電路,對(duì)采集的空化信號(hào)進(jìn)行放大,濾波,離散等處理.復(fù)雜的聲場(chǎng)中含有基頻,次諧波,高次諧波,連續(xù)噪聲等信號(hào),相關(guān)研究表明,隨著功率密度的增加,次諧波信號(hào)不會(huì)被背景信號(hào)淹沒(méi),因此采用次諧波檢測(cè)法來(lái)檢測(cè)空化狀態(tài).但是傳統(tǒng)的次諧波檢測(cè)法是在超聲功率密度較大的穩(wěn)定空化或瞬態(tài)空化狀態(tài)下進(jìn)行的。

大功率工業(yè)超聲波清洗發(fā)生器電源是超聲功率密度遠(yuǎn)低于穩(wěn)定空化區(qū)域的臨界空化區(qū)域.采用傳統(tǒng)的次諧波檢測(cè)法對(duì)該區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)時(shí),單個(gè)次諧波信號(hào)幅度變得不穩(wěn)定,不足以表征該區(qū)域的空化狀態(tài).因此,本文在傳統(tǒng)次諧波檢測(cè)法基礎(chǔ)上,將多個(gè)次諧波信號(hào)作為特征向量,在對(duì)應(yīng)參數(shù)下組合成新的組合特征向量,實(shí)現(xiàn)臨界空化區(qū)域的空化狀態(tài)表征.最后利用K-Means聚類劃分的思想,對(duì)不同狀態(tài)下的多個(gè)次諧波信號(hào)分別進(jìn)行聚類分析,得到最佳組織處理超聲功率密度值為1.05W/cm~2,將其反饋給信號(hào)源電路調(diào)整輸出功率大小,實(shí)現(xiàn)在最佳狀態(tài)下快速制取高質(zhì)量病理組織切片的目的.