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本发明涉及生产过程自动化，并且涉及通过使用电能产生机械超声波振荡。在操作期间具有自动频率调节的本发明的振荡激励装置包括电声转化器和电源，所述电声转换器连接到放大器，所述放大器集成到反馈电路中。该装置设置有布置在电声转换器的电源电路中的电流强度传感器，所述电源电路由设置有移相器的反馈电路形成。移相器的输入连接到电路强度传感器，而移相器的输出连接到放大器输入，该装置表现出高稳定性，并且可以增加工作载荷。

1.  一种用于激励和自动稳定超声波系统的谐振的装置，包括：
电声转换器，所述电声转换器连接到放大器，所述放大器集成到反馈电路中；和
电源，
其特征在于，所述装置配备有布置在电声转换器的电源电路中的电流强度传感器，所述电声转换器的电源电路由所述反馈电路形成，所述反馈电路配备有移相器，所述移相器的输入连接到所述电流强度传感器，而所述移相器的输出连接到放大器输入。

用于自动激励和稳定超声波系统的谐振的装置
技术领域
本发明涉及生产过程自动化，并且涉及通过使用电能产生机械超声波振荡。
背景技术
公知的超声波相位稳定振荡器包括串联连接的激励振荡器和功率放大器以及锁相环路，所述功率放大器连接到超声波变换器，所述超声波变换器连接到电流传感器输出，所述锁相环路连接到调节元件，所述调节元件的输出连接到激励振荡器输入(专利RU 25699，cl.B06B1/0，20.10.2002)。
所述公知装置的缺点是由于不稳定分支处于受迫振荡状态而不能实现整个振幅频率响应。恰恰由于此原因，装置没有减少可能的工艺载荷的充分稳定性。
图1中给出了在进给力P的各种值处的这种超声波工艺系统的振幅频率响应的可能结构。细实线示出了限定非线性系统的固有频率与振荡振幅的相关性的Sceleton曲线《a》和为谐振曲线的包络线的极限振幅线《b》。
在P＝0处，即，在空转处，具有线性振荡系统的典型振幅-频率响应。随着进给力增加到特定临界值P_cr，谐振曲线特性不会改变，并且谐振频率移动到较高频率区。当超过进给力的临界值时，谐振曲线表现出跳跃。由点划线表示的不稳定分支出现。在这种情况下，可以通过将另外的能量施加到系统从较高频率区拉振荡或通过突起实现谐振模式。但是即使成功地获得了谐振状态，由于小的激振频率减小或小的载荷增加导致如图1中的垂直箭头所示的振荡失效，因此保持近谐振状态是相当有问题的。
因此，当改变超声波系统操作条件改变时必须控制频率。显而易见，当条件变化较小时，变成系统的固有频率ω₀的系统振荡振幅急剧下降。在操作中，通过改变激励振荡器频率来试图对类似装置以及具有受迫振荡设备的多数公知装置实施控制。同时，要考虑的是在谐振处，电源电路中的电压和电流之间的相移为恒定值，并且与此恒定值的偏差用作变成谐振频率的判据。
值得注意的是不用考虑激励振荡器频率控制单元结构，在受迫振荡状态下操作的系统能够仅在进给力P＜P_cr处工作，直到谐振曲线特性的非线性影响不会显示出来为止。在P＞P_cr处，任何过调节都会导致振荡失效。这就是为什么公知的装置不允许使用超声波技术系统所潜在的所有性能。该情况是非线性谐振模式的实施允许在超过临界值P_cr数十倍的进给力下操作。
最近的技术方案是用于激励和自动稳定超声波系统的谐振的装置，所述装置包括连接到放大器的振荡传感器和电声转换器、和电源，所述放大器集成到反馈电路(SU 483148，cl.B 06B 1/02，05.09.1975的作者的授权文件)。与由电声转换器激励的振荡系统的自由对接端具有间隙的传声器用作振荡传感器。
这种装置的缺点是：因为来自封装壁产物的任何波反射产生驻波并且使所述装置不能工作，因此由于需要由振荡系统的自由对接端来确保行波发射而使得安装到振荡系统封装体内的传声器的结构复杂。
发明内容
本发明的目的是消除上述缺点。本发明实施例的技术结果是简化用于激励并稳定超声波系统的结构，提高可能的工艺载荷并且增加装置操作的稳定性。通过用于激励和自动稳定超声波系统的谐振的装置来解决设定的任务并实现所述技术结果，所述装置包括电声转换器和电源，所述电声转换器连接到放大器，所述放大器集成到反馈电路中，所述电源配备有在电声转换器的电源电路中的电流强度传感器，所述电源电路由配备有移相器的反馈电路形成，所述移相器的输入连接到电流强度传感器，而所述移相器的输出连接到放大器输入。因为代替机械参数而使用电气参数设置反馈，因此提出的装置没有现有技术的缺点。
附图说明
图1显示当非线性工艺载荷改变时在所述非线性工艺载荷内工作的超声波工艺系统的振幅-频率响应的变化；
图2显示装置块结构；和
图3显示放大器响应。
具体实施方式
用于激励和自动稳定超声波系统的谐振的装置包括振荡系统和电源3，所述振荡系统的振荡由连接到放大器2的、为压电转换器1的电声转换器激励，所述放大器集成到反馈电路中。电流强度传感器4连接到由反馈电路形成的电声转换电源电路I₃。反馈电路还配备有移相器5，所述移相器的输入连接到电流强度传感器4，而所述移相器的输出连接到放大器输入2。可选地，被供给到转换器1的电压覆盖在激励被传输到安装在集线器的自由端处的工具的机械振荡中产生的结果。整个系统通过静力压靠在工件(由剖面线标记)上(图2)。振动工具执行工艺操作。工艺过程执行效率主要取决于压力量和工具振荡幅度。这些量越多，装置的性能就越高。
这种电路没有激励振荡器，并且没有从外部将振荡频率施加在装置上。代替受迫振荡，系统在自激励振荡状态下操作。在这种情况下，使用正反馈电路激励振荡。
在所提出的装置中，利用电气参数(即，转换电源电路中的电流强度)实现正反馈电路。为了在工艺载荷在较宽的范围内变化时确保激励并保持谐振，将移相器集成到反馈电路中，从而确保转换器电源电流与电压之间的、与谐振状态相对应的相移。
由于装置在自激励振荡状态下操作，因此非线性放大器被构造成确保振荡的自激励。如果初始放大系数足够大，则会发生自激励。自激励总是在继电器特性的情况下发生。由放大器响应极限水平(图3)来调节振荡幅度，其中U_S是与电源电路中的电流强度成比例的传感器电压，而U_H是电声转换器的电源电压。响应的初始部分的斜率限定初始放大系数。如果初始放大系数的某一值过大，则发生振荡的自激励。
稳态振荡的振幅由U_V饱和度来确定。在由移相器设定的特定相移值处，即使超声波系统的振荡由于系统或工艺载荷参数在较宽的范围上变化而变化，在所述超声波系统的谐振频率处也会产生超声波系统的振荡。
工业应用性
由于装置在自振荡状态下实施，通过改变反馈电路中的相位，可以实现整个振幅-频率响应，包括在受迫振荡状态中不稳定的分支。正是由于这种原因，与在受迫振荡状态下操作的相等动力的系统相比，请求保护的装置绝对稳定并且允许将工艺载荷增加数十倍。这种装置可以用于转动、拉丝、表面强化处理等。