可调高功率次声波信号发生器的设计.pdf

２０２ 　西安理工大学学报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（２０１３）Ｖｏｌ．２９Ｎｏ．２　 　　文章编号：１００６４７１０（２０１３）０２０２０２０５ 可调高功率次声波信号发生器的设计 乔卫东，张娜 （西安理工大学 机械与精密仪器工程学院，陕西 西安７１００４８） 摘要：系统采用变频调速控制器加旋转电机的方案，使电机频率可调且输出大转矩，实现了频率可 调的高功率次声波信号的产生。详细介绍了矢量控制原理和空间电压矢量调制技术（ＳＶＰＷＭ）， 并结合同步电机，采用矢量控制实现了信号频率可调。同时设计了调速系统的硬件与软件，以 ＴＭＳ３２０Ｆ２８０６为核心处理器，实现了ＳＶＰＷＭ控制算法。最后通过实验验证了系统设计方案的可 行性和准确性。 关键词：次声波；矢量控制原理；ＳＶＰＷＭ；ＤＳＰ；高功率 中图分类号：ＴＭ１５４．１　　　文献标志码：Ａ ＡｄｊｕｓｔａｂｌｅＨｉｇｈＰｏｗｅｒＩｎｆｒａｓｏｕｎｄＷａｖｅＳｉｇｎａｌＧｅｎｅｒａｔｏｒＤｅｓｉｇｎ ＱＩＡＯＷｅｉｄｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＮａ （ＦａｃｕｌｔｙｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｎｄｒｏｔａｔｉｏｎｍｏｔｏｒｐｒｏｇｒａｍｉｓｕｓｅｄｉｎｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍ．Ｓｏａｓｔｏ ｍａｋｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒａｄｊｕｓｔｅｄａｎｄｌａｒｇｅｏｕｔｐｕｔｔｏｒｑｕｅａｎｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｄｊｕｓｔａｂｌｅｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒｉｎｆｒａｓｏｕｎｄｗａｖｅ．Ｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｖｏｌｔａｇｅｓｐａｃｅｖｅｃｔｏｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＳＶＰＷＭ）ａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ａｎｄａｄｊｕｓｔａｂｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓａｃｈｉｅｖｅｄｏｎｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｂｙｕｓｉｎｇｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌ．Ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＴＭＳ３２０Ｆ２８０６ａｓｔｈｅｃｏｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒｒｅａｌｉｚｅＳＶＰＷＭｃｏｎ ｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｓｙｓｔｅｍｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｒａｓｏｕｎｄｗａｖｅ；ｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｏｒｙ；ＳＶＰＷＭ；ＤＳＰ；ｈｉｇｈｐｏｗｅｒ ［１］ －４ 　　次声波 是指频率在 １０ ～２０Ｈｚ之间的声 要达到的效果，通过改变输出频率，达到攻击对方的 波。次声波在大气中传播时，热粘性小，衰减量少， 要求。该系统不仅能够实现频率可调，而且具有高 可实现远距离的传播。其波长长，容易发生衍射，穿 效节能的优点。在能源紧缺的大环境下，具有较高 透能力极强。人体内许多器官的固有频率均在２～ 的应用价值。 １６Ｈｚ范围内，如内脏为４～６Ｈｚ，头部为８～１２Ｈｚ １　系统设计方案 等等。这些固有频率正好在次声波的波段内。当大 功率的次声波作用于人体时，就会引起强烈的共振， 系统采用变频控制器加旋转电机的控制策略， ［２］ 从而对人体造成伤害。次声武器 就是利用频率 控制结构图如图１所示。 低于２０Ｈｚ的次声波与人体器官共振，使其发生移 位、变形或丧失功能，造成人体损伤以至于死亡，达 到武器设计的目的。 图１　系统控制结构图 在次声武器研究方面，国外已经相继研制出次