超聲波系統(tǒng)由超聲波發(fā)生器和換能器組成，超聲波發(fā)生器也稱作超聲電源，它是一種用以產(chǎn)生并向換能器提供超聲能量使之工作于諧振頻率的裝置。根據(jù)其激勵(lì)方式可分為兩種：一種是他激式，一種是自激式。他激式超聲電源主要包括兩個(gè)部分：前級(jí)是信號(hào)發(fā)生器，后級(jí)是功率放大器，一般通過輸出變壓器耦合，將超聲能量加到換能器上。自激式超聲發(fā)生器則將信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、輸出變壓器及換能器連成一個(gè)整體，構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)回路，使整個(gè)發(fā)生器通過幅度、相位反饋，產(chǎn)生足夠的功率，使換能器自動(dòng)保持諧振在機(jī)械共振頻率上。

電路結(jié)構(gòu)

超聲波發(fā)生器的電路包括：整流濾波電路、直流斬波調(diào)（穩(wěn)）壓電路、半橋逆變電路、匹配電路、超聲波換能器�？刂齐娐酚烧{(diào)壓控制電路、逆變器控制與保護(hù)電路組成，如圖2 所示。

主電路由IGBT 模塊構(gòu)成，IGBT 的發(fā)展極快，目前已大有取代MOSFET 和GTR 之勢(shì)。它將MOSFET 和GTR 的優(yōu)點(diǎn)集于一身，選擇IGBT 模塊時(shí)比須考慮電路的額定電流及額定電壓。

逆變電路中IGBT 中流過的額定電流可按以下公式計(jì)算：

其中POUT 為輸出功率；。為輸入電壓峰值。

超聲換能器匹配

超聲換能器是超聲振動(dòng)的核心部件。超聲加工處理設(shè)備利用超聲換能器的作用將超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲頻電能轉(zhuǎn)換成超聲振動(dòng)的機(jī)械能，并通過變幅桿進(jìn)行振幅放大和聚能后再傳輸?shù)焦ぞ哳^，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的超聲加工處理。

壓電換能器作為一個(gè)電-機(jī)轉(zhuǎn)換元件，可以利用等效四端網(wǎng)絡(luò)來分析其特性。取電端為輸入端，輻射端為輸出端，如圖3 所示。圖中和分別為加在換能器兩端的電壓與電流，是加在輻射端的力，是輻射端面的震動(dòng)速度。是夾持電導(dǎo)納，G 反映了換能器的介電損耗，是等效機(jī)械阻抗，反應(yīng)華能器的機(jī)械損耗，A 是力因子定義為：在供電端加單位電壓時(shí)，在輻射端產(chǎn)生的振動(dòng)力。