换能器喷头雾化驱动波形是正弦波,为什么不是方波或者三角波?

 现在市面上的换能器驱动设备,不管是用来清洗也好,用来液体雾化也好,都是使用的正弦波,却几乎没有使用方波或者三角波。为什么?
  我问过曾经购买设备厂家的FAE,我说为啥市面上都是用的正弦波,咋不用方波或三角波呢?FAE当时给的回答是他自己也说不清其中的原由,大概是大家都这么用,用的多了所以有了它的合理性。这样的回答对于好奇心重的我显然不满足。所以就开始了我的实验。
  实验方案:信号发生器+自制功放板+换能器喷头。功放板的放大倍数恒定。输入三种波形,正弦波、方波、三角波,且Vpp相同不变。反正唯一的变量就是信号发生器,只需要来回切换波形就行了,其他的都不变。
  三个地方来观察:1、功放输出经过的采样电阻Rshunt;2、示波器观察加载在喷头上的波形;3、直观感受喷头雾化效果。
  实验过程和原理以及电路图不做过多解释了。看结论就行了。
 实验结果:
 1、三种波形都可以雾化;
 2、直观感受到的雾化强度是:方波>正弦波>三角波;
 3、测得的Rshunt电压是:方波>正弦波>三角波;
 4、示波器观察到的波形暂时不说;
  很明显能感觉到方波驱动时雾化强度最大,就是雾化量大,也就是说所携带的能量最大,可以提供更大的功率。正弦波功率次之。如果一个换能器喷头因为阻抗太大的原因,正弦波并不能驱动,换成方波就可能正常驱动了(我有一个喷头就是这样的)。从测量的数据分析看,这个方波应该能比正弦波多提供20%-30%的功率(我并不确定具体多提供多少,只是从测量数据上再结合实际感受得出来的,仅供参考)。
  既然方波这么强,能提供比正弦波更多的功率,那为什么还不用方波呢?
 有个事实必须要明白,喷头雾化首要看的是效果,其次看功率是否满足。
 那么方波、正弦波、三角波的作用效果如何呢?该怎么判别?
 我给的答案是:在实验条件理想的状态下,三种波形的作用效果是一样的。
 先从理论上分析。从换能器的电学模型看(不知道模型的百度),在理想状态下谐振时就相当于一个LC选频网络,只允许一个频率等于F的正弦波通过。方波、三角波都是多次谐波组成。当方波驱动时,方波频率慢慢靠近谐振点时,组成方波的高次谐波被慢慢的滤除,到达谐振点时,LC选频网络只从众多谐波中挑选了一个频率为F的正弦波通过,其他谐波以热量形势散发。被挑选这个谐波频F其实也是就方波的基波,一个波形的能量主要集中在这根基波上。三角波也是如此。
 再从示波器观察来分析。当方波驱动时,慢慢的调整信号发生器的频率,使其慢慢接近谐振点。你会发现,喷头上的波形会慢慢的从一个方波变成正弦波的样子,由于实际实验条件以及设备的固有属性,并不能做到完美的正弦波,但可以明显看的出来在无限的接近正弦波。方波改变的步进频率越小,越能接近理想的正弦波。这也是在做驱动时为什么总想让波形步进频率尽可能小,因为这样可以让雾化效果更好。(三角波没试,但估计跟方波也差不多)
 所以,为了不让滤除的谐波散发的热量劳损你的喷头,不如直接用Lowpass把你喷头需要的那个基波给揪出来。反正喷头的输出也只是有一根波形。

  搞了半天,发现也就是个选频网络的事儿再见,至于用啥波形驱动,无所谓的,送入到喷头的波形只要是喷头需要的那根基波就行了,也就是正弦波。

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