一种压电换能器等效电路参数的实时测量方法

摘要

现有压电换能器等效电路参数测量方法较复杂且容易影响换能器的正常工作，难以做到对换能器等效电路参数的实时测量。在分析换能器相频特性的基础上提出了一种基于最小二乘法拟合的压电换能器等效电路参数实时测量方法，并设计了相应的测量系统。该方法通过频率扫描与峰值电流检测锁定换能器的串联谐振频率，在其附近数次微调驱动频率，获取对应频率下的换能器两端阻抗角，以最小残差平方和作为判断依据，得到一组拟合程度最高的模型参数，并结合所推导的计算公式求解出压电换能器等效电路参数值。使用仿真和实验对测量方法进行了检验，仿真结果表明，测量结果相对于阻抗分析仪的相对误差在±1%以内;实验结果进一步验证了该测量方法的效果，测量结果与阻抗分析仪相比其相对误差在±4%以内，且适用于负载变化的情况，程序运行时间为185μs。所提方法测量精度较高，运算速度快，能够实现压电换能器等效电路参数的实时测量。

关键词

压电换能器 / 等效电路参数 / 实时测量 / 数据拟合 / 最小二乘法