超声换能器在超声焊接、超声切割和超声加工等功率超声领域应用广泛,而超声换能器在工作过程中,随着温度、环境等因素的变化会导致其谐振频率产生漂移,因此实现频率自动跟踪是超声换能器能高效、稳定工作的关键之一。本文从频率自动跟踪角度出发,以STM32微控制器为主控核心,结合直接数字合成芯片AD9833,设计了超声换能器的并联谐振频率自动跟踪系统。本文的研究内容主要包括:1.分析了超声换能器在其并联谐振频率附近的阻抗特性,对最小电流法和相位差法的原理和应用范围进行了分析,由此提出了基于最小电流和相位差法相结合的并联谐振频率自动跟踪策略。2.设计了对称PWM产生电路,其输出信号频率分辨率高,且可以数控调整PWM波的占空比,通过产生的对称PWM驱动功率逆变电路达到精确控制输出信号的频率、功率的目的。3.设计了超声换能器的频率自动跟踪系统硬件模块。包括以STM32为核心的控制核心板、基于AD9833的对称PWM产生电路、信号反馈电路和人机接口电路等。4.研究了换能器在空载和带载情况下电流和相位差的变化特点,结合本文提出的跟踪策略,设计了基于最小电流和相位差的频率自动跟踪程序。5.从硬件和软件角度分别采取了一定的抗干扰和可靠性措施,保证系统能够可靠、稳定地工作。6.搭建了频率自动跟踪系统的实验平台,并进行了调试和试验。实验结果表明,基于AD9833的对称PWM产生电路易于控制、输出信号的频率和占空比调节分辨率高、工作可靠;基于最小电流和相位差相结合的频率自动跟踪策略可以快速地跟踪到换能器的并联谐振频率,并且工作稳定。