超声波除垢器主要由超声波电源和超声波换能器组成,超声波电源主要用于为超声波换能器提供能量,而超声波换能器则是将超声波电源所提供的电能转换为动能。超声波除垢器主要是利用超声波的“空化”效应、“活化”效应等,使处于流体中的垢物质在超声场的作用下,其化学和物理形态发生变化,使之松脱、粉碎、松散而不易附着在管壁上。由于超声波除垢器具有高效快捷、节能环保等一系列优点而受到广泛运用。但超声波技术还处于发展的阶段,有许多方面需要改进,如在管道清洗和大型物体的清洗中,普通的单个超声波除垢器已不适用。本论文主要针对大型器件清洗而设计,研究的对象包括多路超声波电源和多路超声波换能器,各换能器供电电源串联谐振频率为20KHz,并且各超声波电源能够随着负载来改变自身的频率和功率,从而达到功率的自适应和频率的自动跟踪,让换能器工作在谐振频率上,并且采用上位机进行监测,使得超声波设备能够高效、稳定的长时间在线工作。本文所研究的内容可以概括为以下几部分：介绍了超声波电源的发展和意义,阐述了目前国内外超声波电源的发展现状。同时说明了超声波电源的组成和工作原理,论述了本论文所研究的基于上位机监测的多路超声波电源系统的组成和工作原理。接着,对本论文所研究系统的重要组成部分-超声波电源进行了研究和设计。针对系统的具体要求,提出了电源主电路方案和功率变换器主电路基本结构,并设计了整流滤波电路、功率放大电路、驱动电路、匹配电路、保护电路等,此外,还对所设计电路的器件选型原则进行了分析。由于换能器的参数会因系统的老化、磨损、发热以及负载的变化等因数而改变,从而使换能器的谐振频率发生漂移,如不及时调整超声波电源的振荡频率,会使超声波设备的工作效率降低,严重时甚至会产生停振等现象。针对这一问题,研究了几种常用的频率自动跟踪方法,重点对本文所选用的基于数字电感频率跟踪方法进行了研究,并对电路进行了设计。本论文采用上位机对多路超声波电源进行信号监测,研究和设计了信号采集处理电路,并编写了上、下位机系统程序。最后对所设计的电路进行multisim仿真和实际电路制作来进行实验验证,验证结果表明,本论文所设计的电路合理,满足设计要求。