课题来源于国家自然科学基金资助项目——超声水处理反应器的参数优化及机理研究(项目批准号:10574038),旨在研究大功率、高效率、智能化的声化学反应器用功率超声电源。 声化学已构成化学新分支,并在开创安全、廉价及无污染的“绿色”化学工业的探索中崭露头角。声化学工业应用进程中,声化学反应器的总体设计是决定性的步骤,而超声电源的设计是声化学反应器设计的核心。 论文在分析功率超声电源特点的基础上,从课题需要出发,结合嵌入式技术的优点,设计了基于嵌入式系统的声化学用智能化的超声电源。整个系统由微处理器控制单元、信号发生器、功率放大器、频率自动跟踪、匹配网络、用户界面及通信模块组成。具体如下: 首先,论文分析了直接数字频率合成(DDS)的原理,采用直接数字频率合成(DDS)技术设计了宽频带(15kHz～9MHz)的信号发生器。其次,对信号的功率放大电路进行了研究,并设计了由甲类前置放大与推挽式功率放大组成的功率放大器。再次,对超声电源与换能器间的匹配网络进行了研究,并进行了采用传输线变压器实现宽带阻抗匹配的研究。最后,对压电换能器的电抗特性和频率跟踪原理进行研究,采用软件锁相环进行了频率自适应跟踪设计,提出变步进与二分法相结合的频率跟踪算法。 在上述工作的基础上,论文还重点研究了超声电源控制中引入嵌入式系统。选用ARM7TDMI微处理器LPC2104设计了一个嵌入式硬件系统。接着,论文对实时操作系统μC/OS-Ⅱ内核进行了剖析。为了使嵌入式系统高效、可靠的运行,将μC/OS-Ⅱ移植至LPC2104上。然后,论文完成了嵌入式系统应用软件的设计,构建了较完整的嵌入式控制系统。论文在对超声电源进行智能化控制控制方面做了一些有益的探索,完成了国家自然科学基金课题的部分内容。