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超声波电机等效电路介绍超声波电机是一种利用超声波技术驱动电机运动的装置，它能够实现高效、精准的动力传输。
超声波电机利用超声波振动产生电磁感应，从而驱动电机运动。
为了更好地了解超声波电机的工作原理和性能，需要进行等效电路建模。
等效电路模型超声波电机可以用等效电路模型来描述，这有助于我们更好地理解其工作原理和性能。
超声波电机的等效电路模型一般包括以下几个部分：1. 激励电源激励电源为超声波电机提供动力驱动。
它可以是直流电源、交流电源或其他形式的能量输入。
2. 超声波振荡器超声波振荡器是超声波电机的核心部件，它通过产生超声波振动，实现与电机之间的能量转换。
超声波振荡器可以采用压电材料或磁致伸缩材料。
3. 电磁感应装置超声波电机通过电磁感应装置将超声波振动转换为电磁力，从而驱动电机运动。
电磁感应装置一般由线圈和磁铁组成。
4. 电机电机是超声波电机的输出部件，它将电磁力转换为机械运动。
电机可以是直流电机、交流电机或其他类型的电机。
超声波电机的等效电路模型基于以上几个部分，可以建立超声波电机的等效电路模型。
其主要包括以下几个元件：1. 电源模型超声波电机所采用的电源可以用电源模型来描述。
对于直流电源，可以将其视为恒定电压源；对于交流电源，可以视为交流电压源。
电源模型可以用符号表示，如下所示：------|+|------V | ||-|其中，V表示电源的电压。
2. 振荡器模型超声波电机的振荡器可以用振荡器模型来描述。
振荡器模型包括一个表示振荡频率的元件，并与电源模型相连。
振荡器模型可以用符号表示，如下所示：--------|+|-----------------|+|--------| | | ||-| f |-|| |--------- ----------其中，f表示振荡频率。
3. 电磁感应装置模型超声波电机的电磁感应装置可以用电感和电阻模型来描述。
电感模型表示电磁感应装置的电感特性，电阻模型表示电磁感应装置的电阻特性。
四维彩超探头电机驱动电路和控制设计摘要：四维彩超探头通过步进电机带动二维凸阵换能器按要求的速度和角度来回摆动，探头发收超声波，加上时间维度，通过图像融合，得到四维动态视频图像。
电机驱动板基于 FPGA 输出两路 SPWM 正余弦波。
波形通过功率电路处理输出满足电机驱动要求的双极性正余弦波。
为适配不同规格的四维探头，通过DAC 调压输出正负电压，电机相线增加电流检测。
ADC 读取输出的可调电压值，及电机相线采样波形参数，整个驱动形成自检和闭环控制。
优化驱动电路和控制流程，提高电机控制精度，提升四维图像质量。
关键词：4D探头；步进电机；SPWM驱动；闭环；自检1绪论四维(four-dimensional，4D)彩超探头通过步进电机带动二维凸阵换能器摆动，二维凸阵探头摆动扫描过程中，超声前端控制换能器向人体发射超声波，当超声波到达声阻抗不同的界面时反射回波信号，其能够反映人体内不均匀组织的分布情况。
超声前端接收回波信号后，超声成像系统构建被检测部位的实时三维超声图像，加上时间维度，通过图像融合，构建四维动态视频图像。
4D探头的两相混合步进电机是通过脉冲控制角位移和改变脉冲频率调速。
步进电机有定位精度高，无积累位置误差，开环控制的优点。
步进电机控制方式多样，其驱动方式和运行性能关系很大。
驱动方式主要有常规 PWM 方波驱动和SPWM 正弦波脉宽调制驱动。
步进电机通过采用细分驱动控制的方式解决步进电机存在的步距脚大、转速不平稳，低速震动，噪音大，影响精度等缺点。
相比传统PWM，SPWM细分步距脚小，分辨率高。
4D探头步进电机一般采用 SPWM 恒流细分驱动，其是基于电机绕组电流波形控制的微步驱动方式。
MCU 或 FPGA 输出两路相位相差90°的SPWM正余弦波，通过对电流细分实现细分步距脚，使电机恒流平稳运行。
传统驱动电路功率部分采用双H桥MOS管实现SPWM恒流斩波细分驱动。
采样MOS管能提供大电压大电流，4D探头一般采用微型的小步进电机，额定电压和电流都比较小，一般采用两路功率运放，分别输出正负正余弦波，驱动电机运动和换相。
超声波电机驱动控制器毕业设计1 绪论 (1)1.1 超声波电机概述 (1)1.2 超声波电机驱动技术现状 (2)1.2.1 超声波电机控制方法 (2)1.2.2 驱动技术的发展 (2)1.3 驱动电路的设计要求 (5)2 驱动控制器总体方案设计 (5)2.1 系统总体方案简介 (5)2.2 DDS 技术工作原理及方案选择 (7)2.2.1 DDS 技术概述 (7)2.2.2 DDS 工作原理 (8)2.2.3 DDS器件的选择 (9)2.3 滤波电路方案选择 (11)2.3.1 滤波器的原理与分类 (12)2.3.2 滤波器件选择 (13)2.4 放大电路方案选择 (15)2.4.1 放大电路要求及电路初步设计 (15)2.4.2 高压集成运算放大器的选定 (16)2.4.3 前置放大器型号选择 (17)3 硬件电路设计与实现 (17)3.1 DDS 波形产生电路设计 (17)3.1.1 AT89LS52 外围电路设计 (17)3.1.2 AD9854 外围电路设计 (20)3.2 带通滤波电路设计 (24)3.3 功率放大电路设计 (27)3.4 系统电源电路设计 (29)4 软件设计与系统调试 (32)4.1 系统软件基本结构 (32)4.2 波形产生软件设计 (33)4.2.1 AD9854 的工作模式 (33)4.2.2 AD9854 的使用 (36)致谢............................................ 错误!未定义书签。
参考文献 (1)1 绪论1.1 超声波电机概述超声波电机（Ultrasonic Motor，简称 USM）的基本结构及工作原理完全不同于传统的电磁电机，它不是以电磁作用传递能量，而是利用压电陶瓷的逆压电效应激发超声振动（频率≥20kHz），然后通过定、转子之间的接触和摩擦力将交变的振动转化成旋转运动或直线运动，实现从电能到机械能的能量转换[1]。
第７卷第１期２００７年２月泰州职业技术学院学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴａｉｚｈｏｕＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅＶｏｌ．７Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２００７超声成像系统步进电机驱动电路的设计颜忠胜１，蒋雨明２（１．泰州职业技术学院，２泰州德锋数控机床有限公司，江苏泰州２２５３００）摘要：研究设计自动超声成像系统的步进电机驱动控制电路，驱动步进电机的工作，并通过计算机准确控制换能器在检测工件时的位置，实现指定区域内的精确扫描。
实验结果表明该技术和所研制的测试装置具有自动步进、精确定位的性能。
关键词：步进电机；驱动电路；扫描控制中图分类号：ＴＮ７０２文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－０１４２（２００７）０１－０００７－０４在超声成像系统研究过程中，设计准确控制探头位置的扫描控制器，确保对工件进行检测时完整、准确，避免人为操作误差导致的误检和漏检至关重要。
笔者在调研大量的步进电机驱动控制电路的基础上，结合系统设计要求，通过计算机控制两个步进电机伺服器来控制步进电机的运作，实现指定平面区域自动扫描；同时设置手动调节电机档，通过手动调节步进电机的运作，确定探头的起始扫描位置或实现随机扫描。
步进电机控制系统一般是由步进控制电路、功率放大器及步进电机组成。
其中步进电机控制电路是由环形分配器、控制逻辑及正反转控制门等部分组成。
它的作用就是能把输入的脉冲转换成环形脉冲，以便控制步进电机，并能进行正反控制。
功率放大器的作用就是把控制器输出的环形脉冲加以放大，以驱动步进电机转动。
在传统的控制方式下，由于步进控制器线路复杂，成本高，因而限制了它的应用。
但是，如果引入计算机控制系统，采用新型的可编程芯片作为硬件控制电路，由软件代替上述步进控制器的部分功能，则不仅简化了线路，降低了成本，而且可靠性也大大提高，更可以灵活改变步进电机的控制方案［１］。
计算机控制步进电机原理框图如图１所示。
图１计算机控制步进电机原理框图图２步进电机驱动线路组成１步进电机驱动电路的硬件电路设计步进电机驱动电路由环形分配器（脉冲分配器）和功率放大器组成，如图２所示［２，３］。
一种高频超声波换能器驱动电路的设计
高频超声波换能器驱动电路的设计主要包括以下几个方面：
1. 选择合适的驱动器件：高频超声波换能器通常采用压电陶瓷材料制成，因此需要选择适合驱动压电陶瓷的驱动器件，常见的有MOSFET、IGBT等。
2. 驱动信号发生电路：设计一个能够产生高频驱动信号的电路，通常采用谐振电路或者多谐振电路来产生高频信号。
谐振电路可以根据超声波换能器的谐振频率进行设计，多谐振电路可以产生多个频率的信号，以适应不同的工作模式。
3. 驱动信号放大电路：由于超声波换能器的驱动信号幅度较小，需要通过放大电路将信号放大到足够的幅度。
放大电路可以采用功率放大器或者运放放大器等。
4. 驱动信号保护电路：由于高频超声波换能器在工作过程中会产生较高的功率，需要设计相应的保护电路来保护驱动器件和超声波换能器，如过电流保护、过温保护等。
5. 驱动电源设计：为了提供稳定的驱动电流和电压，需要设计一个合适的电源电路，可以采用直流电源或者交流电源，根据具体的需求选择。
6. 控制电路设计：为了实现对超声波换能器的控制，可以设计一个
控制电路，可以根据需要调节驱动信号的频率、幅度等参数。
高频超声波换能器驱动电路的设计需要考虑到驱动器件的选择、驱动信号的发生、放大和保护，以及电源和控制等方面，需要根据具体的需求进行设计。
盘状多自由度超声波电机及其自激驱动电路的设计摘要：由于多自由度系统数量的增加，多自由度驱动器在机器人领域变的更有用。
超声波电机的一般特征是它能够作为直接多自由度驱动器。
尽管如此，和由复变电磁电机组成的多自由度动作单元相比，以前发展起来的超声波电机在体积和重量上并没有优势。
在目前的研究中，学者们研究出了一种新型的多自由度超声波电机，这种电机由紧凑的盘状定子和球形转子组成。
首先，提出了一种新的电机驱动原理；其次，用有限元法已经详细设计了定子的平面图形，这种多自由度超声波电机的模型已经被生产出来；随后，对定子的振动特征和电机的驱动特征进行了测试。
结果证实，受单盘转子的驱动，电机成功地实现了在直角坐标下所要求的定子多自由度运转。
最后，提出了这种电机的新型的自激驱动电路，并用其实施了驱动测试。
关键词：多自由度驱动器压电驱动自激超声波电机I.简介现在，自动机械被广泛应用于多个领域，如工业，娱乐，医疗，恶劣环境下作业等等。
既然这些应用和我们的生活如此接近，一些自动机械便可以被大多数人操作和应用，而不仅仅是专家。
所以就要求机械能实现像人一样的灵巧的多自由度运作，也就是说实现像人一样惯用右手的运动成为机器人方面最重要的课题之一。
灵巧的多自由度运动一般是靠电磁电机的单自由度运动和齿轮传动的结合来实现。
尽管如此，用这种机械装置，由于需要大量的驱动器和传动齿轮，系统总体积和重量都将增大和增重，所以很难建立一种紧凑的多自由度运动单元。
有两种方法可供工程师们去解决这些问题。
一种方法就是制造一种更小的强力的单自由度驱动器；另一种方法是制造一种具有多自由度驱动器一些功能的驱动器。
前者是现在观念的一种延伸，那意味着系统的构造和控制方案和传统系统基本一致。
另一方面，如果我们尝试后一种方法，用和传统系统不同的观念可以发展一种新型的系统结构。
于是，一些多自由度驱动器被设想并发展起来，这些电机用单精度定子可以产生多自由度运动。
多自由度电磁电机的一些例子如下：Roth et al. 提出了三维可变球状电机；Yano et al. 发展了一种球形步进电机。
高性能超声电机驱动及控制电路的研制摘要介绍了一种高性能的超声电机驱动及控制电路。
该电路使用直接数字频率全成器作为信号源，通过高压运放将信号放大到峰-峰值为250，用于驱动超声电机；借助温度传感器采集电机温度变化，利用计算机实时监控超声电机的运行。
关键词超声电机直接数字频率合成器温度传感器高压运放超声电机是一种基于压电陶瓷逆压电效应的新型电机。
与一般电磁电机相比，超声电机能直接输出低转速大力矩，且瞬态响应快可达量级、定位精度高可达量级，非常适合取代传统的伺服电机及步进电机。
目前超声电机已广泛应用于照相机及摄像机的自动调焦系统，而且在精密仪器以及航空航天领域也有许多应用。
尽管超声电机具有很多优点，但由于超声电机对于驱动信号有着较高的要求，所以目前国内外开发的超声电机的驱动及控制电路普遍存在电路体积大、控制性能单一等问题。
大多数超声电机的控制特性研究还是基于与超声电机配套的普通驱动电路，难以利用计算机方便地进行超声电机的控制特性研究。
针对上述问题，应用目前市面上流行的芯片9850和高压运放08开发出了一种高性能的超声电机驱动及控制电路。
该电路可以通过串行接口用教育处机实施控制和参量采集，并且信号的频率及相位控制精度高；可以在温度传感器的控制下实现信号频率的自动调节，同时电路中还预留了4路模拟、数字通用传感器接口。
1超声电机驱动及控制电路的工作原理由超声电机的工作机理[1]可知，大部分超声电机的运行需要相关的驱控制电路提供两路频率相同、相位差为90度或可调、频率为20～100、输出信号峰-峰值为100～350、功率为01～10的交变信号。
此外，由于超声电机的最佳工作频率是由系统的机械共振频率决定的，而以压电元件为主的振动系统的共振频率会随着外界参数如温度、预压力等的改变发生变化，因此一款好的超声电机驱动及控制电路必须能够很好地对系统共振频率的变化实施跟踪，从而确保电机的稳定运行。
一种具有频率自动跟踪功能的超声波电机驱动电源的设计的开题报告项目背景：超声波电机由于其高速、大力矩、高精度等优点，在自动化设备、机器人、航空航天等领域得到广泛应用。
超声波电机驱动电源是超声波电机的重要组成部分，其稳定性和性能直接影响超声波电机的运行效果。
而超声波电机的振荡频率受温度、载荷或外界环境的影响而变化，因此需要设计一种具有自动跟踪功能的超声波电机驱动电源。
项目研究内容：本项目旨在设计一种具有频率自动跟踪功能的超声波电机驱动电源。
具体而言，需要研究以下内容：1. 超声波电机的工作原理、特点和应用场景；2. 目前超声波电机驱动电源的技术现状和不足；3. 频率自动跟踪的原理和方法；4. 基于自动跟踪的超声波电机驱动电源的设计和实现；5. 驱动电源的性能测试和优化。
项目意义：本项目可以提高超声波电机的运动稳定性和精度，使其更好地应用于各种领域。
同时，通过自动跟踪功能的设计，可以减少外界干扰对超声波电机的影响，提高了电机的可靠性和稳定性，为工业自动化和智能化的发展做出贡献。
预期成果：本项目的预期成果包括：1. 对超声波电机和驱动电源技术现状和发展趋势的深入了解和研究；2. 一种具有频率自动跟踪功能的超声波电机驱动电源的设计和实现；3. 驱动电源的性能测试数据和分析报告；4. 给出未来研究方向和应用前景的探讨。
研究方法：本项目采用实验室实验结合计算机模拟的方法，首先通过实验研究超声波电机在不同载荷和温度下的振荡频率变化情况，然后建立数学模型，通过计算机模拟进行分析，最终设计具有自动跟踪功能的驱动电源并进行实验验证。
项目计划：1. 项目启动和背景研究（2个月）；2. 实验研究和模型建立（3个月）；3. 驱动电源的设计和实现（3个月）；4. 驱动电源的性能测试和分析（2个月）；5. 结果整理、论文撰写和答辩（2个月）。
预期难点：1. 超声波电机的特殊性质和不确定性给实验研究带来了困难；2. 频率自动跟踪方法的选择和实现需要充分探讨和研究。
超声压电马达用驱动电路的设计超声压电马达是一种将电能转化为机械能的驱动装置，广泛应用于医疗、工业和消费电子等领域。
为了有效地驱动超声压电马达，需要设计一个合适的驱动电路。
本文将介绍超声压电马达驱动电路的设计原理和关键技术。
超声压电马达的驱动电路主要由功率放大器和驱动信号发生器组成。
功率放大器负责将低电平的控制信号放大到足够的电压和电流，以驱动超声压电马达；驱动信号发生器负责产生合适的频率和幅值的驱动信号，以满足超声压电马达的工作需求。
在设计超声压电马达的驱动电路时，需要注意以下几个关键技术要点：1. 电源稳定性：超声压电马达对电源稳定性要求较高，需要确保电源电压的稳定性和纹波小于规定的范围，以避免对超声压电马达的损坏。
2. 功率放大器的设计：功率放大器需要具备足够的输出功率和线性度，以确保驱动超声压电马达时能够提供稳定的电压和电流输出。
为了提高功率放大器的效率，可以采用开关型放大器，如H桥电路或全桥电路。
3. 驱动信号发生器的设计：驱动信号发生器需要产生合适的频率和幅值的驱动信号，以满足超声压电马达的工作需求。
常用的驱动信号发生器有多谐振荡器和频率锁定环路（PLL）等。
4. 保护电路的设计：为了防止超声压电马达在异常情况下受到损坏，需要设计相应的保护电路，如过流保护、过压保护和过温保护等。
5. 反馈控制系统的设计：为了实现超声压电马达的精确控制，可以采用反馈控制系统。
通过监测超声压电马达的运动状态和输出信号，可以实时调整驱动信号的参数，以达到所需的运动效果。
超声压电马达的驱动电路设计是实现超声压电马达高效工作的关键。
合理设计驱动电路可以提高超声压电马达的工作效率和可靠性，使其在各种应用领域发挥更好的性能。
在实际应用中，需要根据具体的超声压电马达参数和工作要求，结合上述关键技术要点进行具体的电路设计和优化。
