變步長微分控制的超聲波換能器共振頻率追蹤

摘 要：超聲波潔牙器在醫療領域，特別是口腔醫學中成效卓越。然而，頻率的突變和漂移對超聲振動系統的穩定性和可靠性構成了挑戰。本文針對醫用口腔超聲波潔牙器的工作特性，設計了一種新的諧振頻率檢測機制，并引入了一種基于最大電流法的變步長微分控制方法。結合相位鎖定技術，筆者提出了一種復合控制方法，旨在提高超聲波潔牙器的清潔效率和可靠性。模擬試驗的結果驗證了該方法的有效性和穩定性，表明新的頻率追蹤方法能在不同工作條件下精確追蹤超聲波換能器的頻率，并具有較高的抗干擾能力。本研究為超聲波設備的頻率控制提供了新的思路，有望為超聲波技術在口腔醫療中的應用提供更可靠和高效的支持。

關鍵詞：超聲波換能器；頻率追蹤；最大電流法；變步長算法；微分控制

中圖分類號：TB 52 " " " 文獻標志碼：A

超聲波潔牙器在口腔醫學中的應用已取得了顯著成效，由于頻率突變和漂移問題，因此其穩定性和可靠性受到了限制，不僅影響了患者的治療體驗，還可能對治療效果產生不良影響。

目前，傳統的超聲波潔牙器普遍缺少頻率追蹤功能。外部干擾（不同的牙質、結石、菌斑和脫礦等）或換能器內部的老化，都可能導致其無法工作在諧振頻率，從而降低輸出效率、振幅變小，進而降低清潔質量，增加牙齒損傷的風險。因此，在設計具有頻率追蹤功能的新型設備階段，需要考慮其多變的工作狀態和特性，并設計合適的追頻算法以保證追頻效果。……