Page 195 - 《应用声学》2023年第2期

第 42 卷 第 2 期 姚震等： 非线性工作状态压电换能器匹配技术 383

ࠄᬅϙ ᮕ฾ϙ
ӜᦡԠ஝38.5 nFnj0.914 mHᄊࠄᰎϙˁᮕ฾ϙࠫඋ஍౧
500
ႃ᫾/W

0
0 50 100 150 200 250 300 350 400
ӜᦡԠ஝60 nFnj0.818 mHᄊࠄᰎϙˁᮕ฾ϙࠫඋ஍౧
500
ႃ᫾/W

0
0 50 100 150 200 250 300 350 400
ӜᦡԠ஝73 nFnj0.703 mHᄊࠄᰎϙˁᮕ฾ϙࠫඋ஍౧
1000
ႃ᫾/W 500

0 50 100 150 200 250 300 350 400
图 5 实验数据与预测数据对比
Fig. 5 Comparison between experimental data and predicted results

ࠄᬅϙ ᮕ฾ϙ
ӜᦡԠ஝66 nFnj0.74 mHᄊࠄᰎϙˁᮕ฾ϙࠫඋ஍౧
500
0
0 50 100 150 200 250 300 350 400
ӜᦡԠ஝70 nFnj0.74 mHᄊࠄᰎϙˁᮕ฾ϙࠫඋ஍౧
1000
500
0
0 50 100 150 200 250 300 350 400
ӜᦡԠ஝74 nFnj0.74 mHᄊࠄᰎϙˁᮕ฾ϙࠫඋ஍౧
1000
500
0
0 50 100 150 200 250 300 350 400
ӜᦡԠ஝78 nFnj0.74 mHᄊࠄᰎϙˁᮕ฾ϙࠫඋ஍౧
1000
500
0
0 50 100 150 200 250 300
图 6 实验数据与预测数据对比
Fig. 6 Comparison between experimental data and predicted results

式 (4) 中，a = 1，b = −Pα，c = −P(γ + βf)，易知 反谐振电阻R 两端的输出电压U 可以等效为
2
b −4ac > 0成立，方程有解。在实际匹配过程中，工
U = U in × Q = U in × ωRC, (6)
作频率与功率可以提前设定，从而得出工作电压，将
电压与频率代入式 (2) 中即可得出电阻值。基于反
L L C '
谐振电阻 R 的单电感电容 L 型等效匹配拓扑如图 7 Ӝᦡ Ӝᦡ
઩੨
઩੨
所示。 ᣥК C R ᣥК R'
ႃԍ ႃԍ
图 7(a) 可等效转换成图 7(b)，等效转换后的阻 U in U in
抗如下：
(a) ႃਖႃࠔLیӜᦡ઩੨ (b) Ӝᦡ઩੨˙ᐏ኎஍
( 2 )
R ωCR
Z = + j ωL − . (5) 图 7 基于反谐振电阻的匹配拓扑
1 + (ωRC) 2 1 + (ωRC) 2
Fig. 7 Matching topology based on anti-resonant
当拓扑图 7(a)谐振时，根据串联谐振电路理论， resistance