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高壓功率放大器在超聲波實現(xiàn)能量與信號的同步傳輸中的應(yīng)用

Aigtek安泰電子 ? 2022-11-29 10:11 ? 次閱讀
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實驗名稱:

高壓功率放大器在超聲波實現(xiàn)能量與信號的同步傳輸中的應(yīng)用

實驗?zāi)康?

提出了一種利用超聲波實現(xiàn)能量與信號反向同步傳輸?shù)姆椒?,利用?fù)載電壓信號與三角波信號比較得到PWM波,負(fù)載電壓的變化體現(xiàn)在PWM波占空比的變化,該P(yáng)WM波用于驅(qū)動實現(xiàn)信號傳遞的換能器,接收到的電壓均方根值與負(fù)載電壓幅值成線性關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,對PWM波進(jìn)行傅里葉分解,從波的組成的角度對信號的傳遞做簡要分析。

實驗設(shè)備:

高壓功率放大器ATA-4011B、高速比較電路、驅(qū)動電路以及信號檢測電路等。

實驗過程:

金屬板介質(zhì)下UWCPT和信號同步傳輸系統(tǒng)設(shè)計

利用超聲波實現(xiàn)金屬板介質(zhì)下能量與信號的同步傳輸系統(tǒng)分解為兩部分,其中一個部分是金屬板介質(zhì)下的UWCPT系統(tǒng),將能量從發(fā)射側(cè)傳遞到能量接收側(cè),即能量從金屬容器外部傳送給金屬容器內(nèi)各電氣負(fù)載供電的過程,其決定著系統(tǒng)傳輸功率的大?。?/span>

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金屬板介質(zhì)下UWCPT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

而另一個部分是信號的同步傳輸部分,即將負(fù)載的電壓信號傳回到能量的發(fā)射側(cè),并可以完成對信號的進(jìn)行解讀,其信號應(yīng)與負(fù)載兩端電壓信號有對應(yīng)關(guān)系,以此來實現(xiàn)負(fù)載電壓信號的同步傳輸。

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信號同步傳輸部分系統(tǒng)框圖

在超聲波無線電能傳輸領(lǐng)域,能量傳輸?shù)男瘦^低,因此在同等傳輸條件下,對能量輸入側(cè)的提升,便成為了能夠提升系統(tǒng)傳輸能量的一種方式。在已知換能器的最佳諧振頻率以及系統(tǒng)傳輸功率的要求下,設(shè)計合適的電源對換能器進(jìn)行驅(qū)動。在進(jìn)行嘗試性實驗的過程中,使用的是ATA-4011B高壓功率放大器作為能量來源。

實驗結(jié)果:

由實驗結(jié)果可知,在換能器的測試頻率,即 39840Hz,系統(tǒng)接收到的電壓的均方根值比較小,而當(dāng)頻率為40360Hz時,系統(tǒng)接收到的電壓的均方根值達(dá)到最大值,同時由圖4.7結(jié)果顯示,此頻率下負(fù)載的功率也達(dá)到最大值,為5.491W。

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可知,換能器的頻帶很窄,找到最佳的工作頻率尤為重要。對于該換能器存在這樣一段頻率區(qū)間,即40.6~41.9kHz 區(qū)間,頻率的變化對接收到的電壓均方根值無影響,保持?jǐn)?shù)值穩(wěn)定。在進(jìn)行信號回傳時,應(yīng)避免該區(qū)間頻率的選擇。

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實驗中用到的高壓功率放大器ATA-4011B

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