CN114489201B - 一种固有频率调节和稳定方法及相关组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固有频率调节和稳定方法及相关组件，涉及振动系统领域。获取振动系统的当前温度和振动系统的当前固有频率，振动系统工作在当前固有频率时的工作效率最高，获取振动系统的目标频率，判断当前固有频率与目标频率不相同时，通过温度调控装置改变振动系统的温度直至当前固有频率达到目标频率。通过温度调控装置改变振动系统的温度，进而改变振动系统的当前固有频率，由于温度可以控制，所以当前固有频率也可以控制，可以将当前固有频率稳定在目标频率，同时振动系统在此当前固有频率时的工作效率最高，所以本申请使得振动系统的固有频率可调节且稳定高效的工作。

Description

一种固有频率调节和稳定方法及相关组件

技术领域

本发明涉及振动系统领域，特别是涉及一种固有频率调节和稳定方法及相关组件。

背景技术

固有频率与物体的材料、尺寸、预应力及温度有关，在某些特殊应用中，需要振动系统的固有频率尽可能的稳定在某个范围甚至某个频率点上，而振动系统的装配完成之后，材料、尺寸及预应力都是固定不变的，固有频率只随着温度的变化而变化，振动系统的温度会随着环境温度的改变而改变，一旦环境温度变化，振动系统的固有频率就不能稳定在某个范围和某个频率点上，目前并没有一种可以稳定振动系统的固有频率的技术。

另外，振动系统达到一定的工作效率也是必要的，现有技术中在振动系统的固有频率变化时，通过调整激励信号频率使振动系统达到一定的工作效率，做法是调整激励信号频率接近固有频率使振动系统的工作效率提高，但是这种方式仍然不能将振动系统的固有频率稳定在某个范围和某个频率点上。

所以使得振动系统的固有频率稳定且同时达到一定的工作效率是现在需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种固有频率调节和稳定方法及相关组件，使得振动系统的固有频率可调节且稳定高效的工作。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种固有频率调节和稳定方法，包括：

获取振动系统的当前温度；

获取所述振动系统的当前固有频率,所述振动系统工作在所述当前固有频率时的工作效率最高；

获取所述振动系统的目标频率；

判定所述当前固有频率与所述目标频率不相同时，通过温度调控装置改变所述振动系统的所述当前温度直至所述当前固有频率达到所述目标频率。

优选的，所述温度调控装置包括加热器，判定所述当前固有频率与所述目标频率不相同时，通过温度调控装置改变所述振动系统的所述当前温度直至所述当前固有频率达到所述目标频率，包括：

判定所述当前固有频率大于所述目标频率时，控制所述加热器加热，提高所述振动系统的当前温度直至所述当前固有频率达到所述目标频率。

优选的，所述温度调控装置包括冷却器，判定所述当前固有频率与所述目标频率不相同时，通过温度调控装置改变所述振动系统的所述当前温度直至所述当前固有频率达到所述目标频率，包括：

判定所述当前固有频率小于所述目标频率时，控制所述冷却器制冷，降低所述振动系统的当前温度直至所述当前固有频率达到所述目标频率。

优选的，所述振动系统为超声波振动系统，所述超声波振动系统包括：超声波发生器、超声振动工具头、变幅杆及超声换能器，所述超声波发生器、所述超声换能器、所述变幅杆及所述超声振动工具头依次连接；

获取振动系统的当前温度，包括：

获取所述超声波振动系统中所述超声振动工具头的温度作为所述振动系统的当前温度。

优选的，所述温度调控装置包括保温箱、设置在所述保温箱中的加热器、设置在所述保温箱中的冷却器及设置在所述保温箱中的温度传感器，所述超声振动工具头设置在所述保温箱中；

所述温度传感器用于获取所述超声振动工具头的温度；

所述保温箱用于稳定所述超声振动工具头的温度。

优选的，判断所述当前固有频率与所述目标频率不相同之后，还包括：

控制提示模块发出提示。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种固有频率调节和稳定系统，包括：

温度获取单元，用于获取振动系统的当前温度；

固有频率获取单元，用于获取所述振动系统的当前固有频率；

目标频率获取单元，用于获取所述振动系统的目标频率；

处理单元，用于判定所述当前固有频率与所述目标频率不相同时，通过温度调控装置改变所述振动系统的所述当前温度直至所述当前固有频率达到所述目标频率。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述固有频率调节和稳定方法的步骤。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种固有频率调节和稳定装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以实现上述所述固有频率调节和稳定方法的步骤。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种超声波振动系统，包括超声波发生器、超声振动工具头、变幅杆及超声换能器，所述超声波发生器、所述超声换能器、所述变幅杆及所述超声振动工具头依次连接，还包括如上述所述的固有频率调节和稳定装置。

本申请提供了一种固有频率调节和稳定方法及相关组件，涉及振动系统领域。获取振动系统的当前温度和振动系统的当前固有频率，振动系统工作在当前固有频率时的工作效率最高，获取振动系统的目标频率，判断当前固有频率与目标频率不相同时，通过温度调控装置改变振动系统的温度直至当前固有频率达到目标频率。通过温度调控装置改变振动系统的温度，进而改变振动系统的当前固有频率，由于温度可以控制，所以当前固有频率也可以控制，可以将当前固有频率稳定在目标频率，同时振动系统在此当前固有频率时的工作效率最高，所以本申请使得振动系统的固有频率可调节且稳定高效的工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种固有频率调节和稳定方法的流程图；

图2为本发明提供的一种固有频率调节和稳定系统的结构示意图；

图3为本发明提供的一种固有频率调节和稳定装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种固有频率调节和稳定方法及相关组件，使得振动系统的固有频率可调节且稳定高效的工作。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供的一种固有频率调节和稳定方法的流程图。该方法包括：

S1：获取振动系统的当前温度；

S2：获取振动系统的当前固有频率,振动系统工作在当前固有频率时的工作效率最高；

S3：获取振动系统的目标频率；

S4：判定当前固有频率与目标频率不相同时，通过温度调控装置改变振动系统的当前温度直至当前固有频率达到目标频率。

对于振动系统，在某些情况下，需要振动系统的固有频率稳定在一定的范围甚至固定的频率点上，固有频率与振动系统的材料、尺寸、预应力及温度有关，振动系统设置完成之后，材料、尺寸及预应力固定，不会再改变，所以影响振动系统的固有频率是振动系统的温度，在获取振动系统的当前的温度之后，就可以计算出振动系统的当前的固有频率，如果想要将振动系统的固有频率稳定，那么就需要稳定振动系统的温度，温度稳定之后，振动系统的固有频率就自然稳定，本申请通过稳定振动系统的温度的方法将固有频率稳定于目标频率，提高了方案的可行性。

具体的，获取振动系统的当前的温度，获取振动系统的固有频率，处理器会预存有该振动系统的目标频率，每一个振动系统都有一个可以达到最佳工作效率的目标频率，在固有频率时振动系统的工作效率最高，判断固有频率与目标频率不相同时，通过温度调控装置改变振动系统的温度直至固有频率达到目标频率，在调节温度的过程中，不断的获取调节过程中振动系统的固有频率，当固有频率达到目标频率时，此时温度调控装置控制振动系统的温度不再改变，此时固有频率也就达到稳定，同时振动系统达到固有频率时的工作效率最高，使得振动系统的固有频率稳定且同时达到一定的工作效率。

需要说明的是，温度调控装置可以调高振动系统的温度，也可以调低振动系统的温度，会根据实际情况执行温度调控。

另外，目标频率可以根据振动系统的不同相适应的调整，设置不同的预设值，提高了方案的灵活性。

总的来说，本申请提供了一种固有频率调节和稳定方法，涉及振动系统领域。获取振动系统的当前温度和振动系统的当前固有频率，振动系统工作在当前固有频率时的工作效率最高，获取振动系统的目标频率，判断当前固有频率与目标频率不相同时，通过温度调控装置改变振动系统的温度直至当前固有频率达到目标频率。通过温度调控装置改变振动系统的温度，进而改变振动系统的当前固有频率，由于温度可以控制，所以当前固有频率也可以控制，可以将当前固有频率稳定在目标频率，同时振动系统在此当前固有频率时的工作效率最高，所以本申请使得振动系统的固有频率可调节且稳定高效的工作。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，温度调控装置包括加热器，判定当前固有频率与目标频率不相同时，通过温度调控装置改变振动系统的当前温度直至当前固有频率达到目标频率，包括：

判定当前固有频率大于目标频率时，控制加热器加热，提高振动系统的当前温度直至当前固有频率达到目标频率。

固有频率与目标频率不相同时，如果固有频率大于目标频率，则需要将固有频率降低，由于在振动系统的温度升高时，固有频率降低，所以通过加热器加热振动系统，提高振动系统的温度直至固有频率达到目标频率，在过程中不断的获取振动系统的固有频率，在固有频率达到目标频率之后，停止加热，这时控制振动系统的温度稳定，进而使得振动系统的固有频率稳定，达到了预期目的，使得振动系统可以持续工作在高工作效率的目标频率上。

作为一种优选的实施例，温度调控装置包括冷却器，判定当前固有频率与目标频率不相同时，通过温度调控装置改变振动系统的当前温度直至当前固有频率达到目标频率，包括：

判定当前固有频率小于目标频率时，控制冷却器制冷，降低振动系统的当前温度直至当前固有频率达到目标频率。

固有频率与目标频率不相同时，如果固有频率小于目标频率，则需要将固有频率提高，由于在振动系统的温度降低时，固有频率升高，所以通过冷却器制冷为振动系统降温，降低振动系统的温度直至固有频率达到目标频率，在过程中不断的获取振动系统的固有频率，在固有频率达到目标频率之后，冷却器制冷停止，这时控制振动系统的温度稳定，进而使得振动系统的固有频率稳定，达到了预期目的，使得振动系统可以持续工作在高工作效率的目标频率上。

需要说明的是，这里的冷却器可以是风扇、水冷及液氮制冷，可以根据需求进行设定，提高了方案的灵活性。

作为一种优选的实施例，振动系统为超声波振动系统，超声波振动系统包括：超声波发生器、超声振动工具头、变幅杆及超声换能器，超声波发生器、超声换能器、变幅杆及超声振动工具头依次连接；

获取振动系统的当前温度，包括：

获取超声波振动系统中超声振动工具头的温度作为振动系统的当前温度。

当振动系统为超声波振动系统时，获取超声波振动系统中超声振动工具头的温度作为振动系统的当前的温度，获取到超声振动工具头的温度，该温度作为超声波振动系统的温度，因为超声振动工具头是超声波振动系统的主要部件，所以获取超声振动工具头的温度就可以作为超声波振动系统的温度，提高了方案的可行性。

当振动系统为超声波振动系统时，超声波振动系统包括超声波发生器、超声振动工具头、变幅杆及超声换能器，其中超声波发生器是产生超声频段电信号的装置。将超声波换能器指压电陶瓷换能器，将输入的电功率转换成同频率纵向振动机械功率（即超声波）再传递出去，形状为圆柱形，结构同于现有压电陶瓷换能器结构。变幅杆是变截面圆柱形结构，把超声波换能器输出的机械振动位移或速度放大，将超声能量传递到声波发射器上。变幅杆和超声波换能器、超声振动工具头通过螺柱联接，将换能器的超声波振动通过变幅杆传递到超声振动工具头。超声波发生器、超声波换能器、变幅杆、超声振动工具头是超声振动系统必不可少的部件提高了方案的灵活性。

另外，超声波振动系统还包括电控箱，电控箱用于控制超声波振动系统，电控箱可选用上位机、PLC等。超声波振动系统还包括超声波电源，把电能转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号部件，将超声波电能有效地传递给超声波电主轴内部的换能器，实现了换能器的驱动。

作为一种优选的实施例，温度调控装置包括保温箱、设置在保温箱中的加热器、设置在保温箱中的冷却器及设置在保温箱中的温度传感器，超声振动工具头设置在保温箱中；

温度传感器用于获取超声振动工具头的温度；

保温箱用于稳定超声振动工具头的温度。

制冷器可以选用风扇制冷，保温箱按超声振动工具头的形状随形制作。超声振动工具头、加热器和温度传感器均放置在保温箱中，风扇安装在保温箱的开孔上。超声振动工具头根据实际需要可以是常规的圆形、矩形及方形辐射面，也可以是弧面、球面等异形面。加热器在保温箱中、风扇安装在保温箱的开孔上。温度传感器可选择接触式或无接触的，优选无接触形式，加热器、风扇可选择任意种类、可根据实际情况排布在超声振动工具头的附近，提高了方案的完整性。

作为一种优选的实施例，判断当前固有频率与目标频率不相同之后，还包括：

控制提示模块发出提示。

固有频率与目标频率不相同之后，还可以通过提示模块发出提示信息，提醒用户此时固有频率与目标频率不相同，提示的方式可以是语音提示、指示灯提示及显示模块的文字提示等，可以根据实际的需求选择不同的提示类型，可以让用户在第一时间了解到振动系统的固有频率与目标频率不相同，提高了用户的体验。

请参照图2，图2为本发明提供的一种固有频率调节和稳定系统的结构示意图。

本发明还提供了一种固有频率调节和稳定系统，包括：

温度获取单元1，用于获取振动系统的当前温度；

固有频率获取单元2，用于获取所述振动系统的当前固有频率；

目标频率获取单元3，用于获取所述振动系统的目标频率；

处理单元4，用于判定所述当前固有频率与所述目标频率不相同时，通过温度调控装置改变所述振动系统的所述当前温度直至所述当前固有频率达到所述目标频率。

对于本发明提供的固有频率调节和稳定系统的介绍请参考上述所述固有频率调节和稳定方法的实施例，此处不再赘述。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述固有频率调节和稳定方法的步骤。

对于本发明提供的计算机可读存储介质的介绍请参考上述所述固有频率调节和稳定方法的实施例，此处不再赘述。

请参照图3，图3为本发明提供的一种固有频率调节和稳定装置的结构示意图。

本发明还提供了一种固有频率调节和稳定装置，包括：

存储器11，用于存储计算机程序；

处理器12，用于执行所述计算机程序以实现上述所述固有频率调节和稳定方法的步骤。

对于本发明提供的固有频率稳定装置的介绍请参考上述固有频率调节和稳定方法的实施例，此处不再赘述。

本发明还提供了一种超声波振动系统，包括超声波发生器、超声振动工具头、变幅杆及超声换能器，所述超声波发生器、所述超声换能器、所述变幅杆及所述超声振动工具头依次连接，还包括如上述所述的固有频率调节和稳定装置。

对于本发明提供的超声波振动系统的介绍请参考上述固有频率调节和稳定方法的实施例，此处不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

Claims (8)

1.一种固有频率调节和稳定方法，其特征在于，包括：

获取振动系统的当前温度；

获取所述振动系统的当前固有频率,所述振动系统工作在所述当前固有频率时的工作效率最高；

获取所述振动系统的目标频率；

判定所述当前固有频率与所述目标频率不相同时，通过温度调控装置改变所述振动系统的所述当前温度直至所述当前固有频率达到所述目标频率；

所述振动系统为超声波振动系统，所述超声波振动系统包括：超声波发生器、超声振动工具头、变幅杆及超声换能器，所述超声波发生器、所述超声换能器、所述变幅杆及所述超声振动工具头依次连接；

获取振动系统的当前温度，包括：

获取所述超声波振动系统中所述超声振动工具头的温度作为所述振动系统的当前温度；

所述温度调控装置包括保温箱、设置在所述保温箱中的加热器、设置在所述保温箱中的冷却器及设置在所述保温箱中的温度传感器，所述超声振动工具头设置在所述保温箱中；

所述温度传感器用于获取所述超声振动工具头的温度；

所述保温箱用于稳定所述超声振动工具头的温度。

2.如权利要求1所述的固有频率调节和稳定方法，其特征在于，所述温度调控装置包括加热器，判定所述当前固有频率与所述目标频率不相同时，通过温度调控装置改变所述振动系统的所述当前温度直至所述当前固有频率达到所述目标频率，包括：

判定所述当前固有频率大于所述目标频率时，控制所述加热器加热，提高所述振动系统的当前温度直至所述当前固有频率达到所述目标频率。

3.如权利要求1所述的固有频率调节和稳定方法，其特征在于，所述温度调控装置包括冷却器，判定所述当前固有频率与所述目标频率不相同时，通过温度调控装置改变所述振动系统的所述当前温度直至所述当前固有频率达到所述目标频率，包括：

判定所述当前固有频率小于所述目标频率时，控制所述冷却器制冷，降低所述振动系统的当前温度直至所述当前固有频率达到所述目标频率。

4.如权利要求1至3任一项所述的固有频率调节和稳定方法，其特征在于，判断所述当前固有频率与所述目标频率不相同之后，还包括：

控制提示模块发出提示。

5.一种固有频率调节和稳定系统，其特征在于，包括：

温度获取单元，用于获取振动系统的当前温度；

固有频率获取单元，用于获取所述振动系统的当前固有频率；

目标频率获取单元，用于获取所述振动系统的目标频率；

处理单元，用于判定所述当前固有频率与所述目标频率不相同时，通过温度调控装置改变所述振动系统的所述当前温度直至所述当前固有频率达到所述目标频率；

所述振动系统为超声波振动系统，所述超声波振动系统包括：超声波发生器、超声振动工具头、变幅杆及超声换能器，所述超声波发生器、所述超声换能器、所述变幅杆及所述超声振动工具头依次连接；

所述温度获取单元具体用于获取所述超声波振动系统中所述超声振动工具头的温度作为所述振动系统的当前温度；

所述温度调控装置包括保温箱、设置在所述保温箱中的加热器、设置在所述保温箱中的冷却器及设置在所述保温箱中的温度传感器，所述超声振动工具头设置在所述保温箱中；

所述温度传感器用于获取所述超声振动工具头的温度；

所述保温箱用于稳定所述超声振动工具头的温度。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述固有频率调节和稳定方法的步骤。

7.一种固有频率调节和稳定装置，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以实现上述权利要求 1至4任一项所述固有频率调节和稳定方法的步骤。

8.一种超声波振动系统，其特征在于，包括超声波发生器、超声振动工具头、变幅杆及超声换能器，所述超声波发生器、所述超声换能器、所述变幅杆及所述超声振动工具头依次连接，还包括如权利要求7所述的固有频率调节和稳定装置。

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