其实高频波是超声波的一种,他们的区分标准是频率。当超声波的频率大于100KHz时,我们就称之为高频波。高频波利用摩擦生热的原理产生大量的热量达到焊接和熔接的目的。比如我们经常遇到的高频波塑料熔接机,利用的就是顿时产生的巨大能量,熔接目标物体。
高频塑胶熔接机(简称高频机,英文Hing freguency plastic welder),是由电子管将电能转化为电磁波,经过振荡成为高频电磁场,再过各种传输路径把高频传送到镆具(上极),PVC胶布在镆具与接地(即高频电磁场的上、下极)之间,塑料极性分子发生极化现象剧烈运动而产生热量。胶布在模具压力下达到熔接定型的效果。
高频机的关键技术就是产生高频电磁场。熔接机的真空管将高压电能转换为电磁能,经振荡桶的振荡,产生高频电磁场。振荡桶的振荡频率直接影响输出力的强弱,进而影响产品的熔接好坏,如何测定振荡频率然后调节至适当大小就变得至关重要。在机械化、数字化的今天,高频塑胶熔接机振荡频率的调节仍然靠工人凭借经验调节。这种人工调节方式常常导致产品熔接有缺陷甚至失败,生产成本上升,因此使用电子仪器测量zui佳振荡频率是解决此问题的zui佳办法。
数字示波器有两种方法测量信号频率:软件方法和硬件方法。软件方法就是软件在示波器内存实时存储的波形中截取其中一段计算平均周期,然后转换成频率。硬件方法的频率是由硬件频率计测得的,硬件频率计将计算得到的触发电路每秒触发次数作为频率,因此测量时要保证信号是触发状态下的。软件方法和硬件方法在测量规则波形时测量值是一致的,但对于不规则波形测量值就会有较大差异,此时软件方法测得的数值在不停的改变已失去实际意义,硬件方法测得数值较稳定也更接近平均频率,可作为参考。并且在测量振荡频率时对其精度要求较高,需要到小数点后3位,软件测量值只到小数点后2位,硬件频率计可以达到3位以上。由于对频率精度要求高,所以选择计使用有源晶振的示波器。由于一般的示波器都是配置的无源晶振,所以笔者选择了鼎阳SDS1000CFL系列的数字示波器,其6位实时计数的有源晶振频率计完全满足对测量精度的要求。
笔者在实际测量中发现,信号噪声干扰较大,导致硬件频率计显示与实际不对,这就要求示波器很够有很好的过滤处理噪声的能力,SDS1000CFL以其独特的数字滤波功能(含低通、高通、带通、带阻),可有效避免噪声引起的误触发,使测量值更加。下图为笔者用1KHz,40m号模拟受干扰信号得到的测量值,由图可以发现打开数字滤波后的频率测量值和实际信号一致。
感应法测量振荡频率的方式可运用于类似工作原理的其他高频机械上,这只是示波器的一个简单应用。随着在功能的增加和精度的提高,示波器将在测试测量领域获得更多的应用和普及。