基于STM32的超聲波除垢系統(tǒng)研究.pdf

1、本文鑒于目前功率超聲在污垢清理中應(yīng)用的一些不足，分析了一種利用超聲波檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)污垢厚度檢測的理論分析和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，從而達(dá)到將超聲波檢測與超聲波除垢二者結(jié)合，共同完成對(duì)智能化清理污垢的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
　　超聲波除垢部分采用程控電源設(shè)計(jì)的方法，包括STM32F103RBT6處理器單元、全波整流電路、半橋逆變電路、換能器阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)等電路。處理器最大時(shí)鐘為72MHz，可在較寬范圍產(chǎn)生兩路PWM控制信號(hào)，經(jīng)移相器完成對(duì)兩路PWM控制信號(hào)的相

2、位處理，再經(jīng)信號(hào)隔離電路實(shí)現(xiàn)對(duì)半橋逆變電路IGBT開關(guān)管的控制，從而得到高頻高壓交流信號(hào)，最終輸出至已經(jīng)阻抗匹配的超聲波除垢振動(dòng)設(shè)備上。其中，在電路設(shè)計(jì)時(shí)，采用220V交流電作為輸入電壓，在除垢系統(tǒng)的輸入級(jí)充分考慮了電路抗雷擊與浪涌信號(hào)干擾問題，在EMI電路處理中采用了目前大功率電源設(shè)計(jì)中常用的電路方式，同時(shí)，對(duì)使用人員的生命保護(hù)，輸入級(jí)電路也做了充分的考慮。
　　超聲波檢測的發(fā)射級(jí)是利用大電容充放電原理，借助高速場效應(yīng)管的開關(guān)效

3、應(yīng)作為超聲波檢測探頭的發(fā)射端驅(qū)動(dòng)電路。文章分析了兩種應(yīng)用于污垢厚度檢測的方法，一種是利用超聲波反射法，通過檢測發(fā)射端超聲波信號(hào)經(jīng)被檢測污垢的管道壁反射時(shí)間與超聲波穿透污垢后反射的回波信號(hào)時(shí)間點(diǎn)的差值，作為計(jì)算污垢厚度的時(shí)間值，利用時(shí)間與超聲波在污垢中的傳播速度之積的一半作為最終的污垢厚度。第二種方法是利用超聲波穿透被檢測裝置的波折射原理，在被檢測裝置的兩側(cè)分別安裝超聲波發(fā)射探頭和檢測探頭，利用該原理，推演出最終被檢測裝置內(nèi)部的污垢厚度。

4、
　　本文分別介紹了除垢振動(dòng)子系統(tǒng)和超聲檢測子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。針對(duì)目前在超聲波除垢系統(tǒng)中需要利用割管等帶有破壞性方式實(shí)現(xiàn)污垢層結(jié)構(gòu)分析和除垢的問題，本文提出了在線檢測的方法，該方法對(duì)管道本身幾乎沒有破壞性，且不會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行。同時(shí)，在超聲波除垢過程中，由于無法實(shí)時(shí)獲取被檢測裝置內(nèi)部污垢分布情況，從而造成超聲波的過度清理或清理不凈的問題，本文的設(shè)計(jì)理念將有效克服該弊端。避免過度除垢，一方面降低換能器對(duì)管道壁本身的傷害，從而有效