美容仪器的原理分析
一、美容仪器超声波概述人类耳朵能听到的声波频率为20～20，000Hz。当声波的振动频率大于20000Hz或小于20Hz时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于20000Hz的声波称为“超声波”。超声波频率越低，穿透力越强。一般用于美容行业的超声波频率为1-3MHz。超声波具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，传播距离远等特点。因此被应用于越来越多的行业。美容仪器超声波技术自80年代引入美容届以来．以其治疗范围广、见效快、治愈率高、操作简便而得到普及和推广，已成为众多美容仪中最实用、最受欢迎的设备。随着科学技术的进步，新一代专业超音波美容仪器横空出世，携其卓越的品质、强大的功能、豪华的外形迅速席卷美容行业。超声波应用于美容行业主要有以下几个作用1、机械作用：每秒100万次的机械振动，使受作用的每个部位都随之振动，起到独特的细胞按摩作用，提高细胞代谢功能，增强细胞的活力，促进血液循环，改善皮肤组织营养，使皮肤红润．增加弹性。2、温热作用：超声波的温热作用通过引起血管功能及新陈代谢过程的变化，可使血液循环旺盛，使细胞兴奋点降低，产生镇痛的作用。使痉挛的肌肤松弛，具解挛的作用。3、化学作用：超声波具有加强催化、加速新陈代谢的作用。可使ph值向碱性方面变化。利于药物透入，提高药物杀菌能力。二、美容仪器超声波原理图分析1、美容仪器超声波原理图 2、美容仪器超声头组件其实超声头主要由压电陶瓷片和金属头组成。其中压电陶瓷片就是一个振荡器件，工作时以1MHz的频率高速振荡，其产生的能量靠金属头传递到金属头表面。3、电路分析在本电路中，C2 C3 C4 Q2 L3及超声头共同组成一个电容自激振荡电路，特别注意：我们在分析本电路时，要把超声头当成一个电容器件来分析。因为超声头本身主要的器件是由压电陶瓷片组成，而压电陶瓷片实际就是一个大电容，所以没有超声头本电路就不会起振。Q2是振荡管，是整个电路的核心，所以我们在使用时要根据电源电压V1和工作电流来选择参数，一般美容仪器上的超声波电路用的都是低于48V的电压。L2是一个扼流圈，其主要作用是在工作时保证工作电流不会过大而烧振荡管。其他器件共同组成一个振荡管的基极调节电路，本电路是由RW1调节输出大小，也可以用单片机做输出大小。本电路简单耐用，主要是给Q2安装足够的散热器就可以了。市场上的超声波美容仪器基本上都是采用这个电路。超声波美容仪：探头热的程度不代表声波输出功率的多少，太热易灼伤皮肤；浓度过小的水剂药物，不宜直接渗透，否则易引起皮肤干燥；使用时，探头不能从眼球经过，上眼皮不能按摩；孕妇及严重心脏病患者不能使用。美容仪器的操作禁用人群： 怀孕妇女； 日常工作时不可避免强（日）光暴晒人群； 对光过敏及药物过敏者及对强光光源过敏人群； 皮肤敏感极易感染过敏者； 癫痫病患者及疤痕及体质人群； 客人的上眼皮及带有开放性伤口的部位； 糖尿病患者； 正在使用功效型护肤品的应停用1—3个月后进行操作 ，操作部位使用精油应停1-2天再操作、黑头粉刺需针清3天后再治疗 期望值过高受术者；
压电陶瓷致动器外电路是一个容性负载，必须提供供容性负载快速放电的回路
，外电路还有迟滞和蠕变现象。而驱动电源一般可分为电荷控制型和电压控制型。电荷控制型驱动电源基于电容器充电的原理（对外加电压而言，每个压电陶瓷片相当于一只平行板电容器），可以改善压电陶瓷的迟滞和蠕变。电压控制型驱动电源主要有以下两种形式：一种是基于DC/DC变换器原理的开关式驱动电源，其体积小、效率高，但电源输出纹波较大，频响范围也较窄；另一种是直流放大电源，频响范围宽。
下面我发一份关于压电陶瓷驱动电源的文章，供你参考！
近年来国内对静态压电陶瓷驱动电源的研制取得了一定的进展，但大部分压电陶瓷驱动电源都是由分立性器件组成，结构较复杂，而且容易产生自激振荡，对电源的稳定性会产生影响。而采用高压运放的驱动电源，分辨率能达到mV级，输出纹波较小，不仅提高了电路集成度，而且可靠性也得到加强，因此可用于驱动压电陶瓷致动器。
压电陶瓷致动器驱动电源
1、压电陶瓷致动器对驱动电源的要求
压电陶瓷致动器的驱动电源应具有如下特点：
（1）压电陶瓷致动器的位移输出对外加驱动控制电压的响应速度，主要取决于驱动电源驱动电流的大小，因此驱动电源应具有较大的驱动电流，一般不应小于150mA；
（2）驱动电源的输出控制电压连续可调，对国产压电陶瓷致动器PTBS200系列而言，要求驱动电源输出电压为直流0～200V，连续可调；
（3）为适应高频响应的要求，驱动电源中应具有供容性负载快速放电的回路；
（4）由于压电陶瓷致动器主要应用于微纳米技术领域，所以驱动电源应具有良好的稳定性，其输出纹波电压应控制在很小的范围内；
（5）为实现位移的自动控制，驱动电源最好采用计算机控制。
压电陶瓷致动器外电路是一个容性负载，并有迟滞和蠕变现象。而驱动电源一般可分为电荷控制型和电压控制型。电荷控制型驱动电源基于电容器充电的原理（对外加电压而言，每个压电陶瓷片相当于一只平行板电容器），可以改善压电陶瓷的迟滞和蠕变。电压控制型驱动电源主要有以下两种形式：一种是基于DC/DC变换器原理的开关式驱动电源，其体积小、效率高，但电源输出纹波较大，频响范围也较窄；另一种是直流放大电源，频响范围宽，从发展趋势来看，其应用前景广阔。
2、驱动电源的设计
根据压电陶瓷致动器对其驱动电源的要求，本设计中的电源采用直流放大式电路。整个电源电路主要由计算机与数据采集卡、运算放大电路和高压电路等几部分组成。高压电路提供220V的直流电压，计算机通过LabView85控制数据采集卡产生一定的输出波形，得到0～5V的连续可调控制电压；放大电路实现电压的线性放大和功率放大，输出0～200V连续可调的直流电压，并决定着电源输出电压的分辨率和稳定性，是整个电源的关键。
① 高压电路
由于直流电压的稳定性直接影响驱动电源的稳定性，采用220V输出电压的高压电路，主要部分是将市电交流220V变为+220V直流电压的全桥整流供电电路。
② 波形发生电路
良好的输入波形是电源的关键之一，关系到压电陶瓷的伸缩变化。输入波形信号的频率、幅值可变，信号波形好，畸变小，不仅可以消除压电陶瓷本身的迟滞特性和蠕变特性，也能获得更广泛的应用。由于电压精度要求比较高，使用NI公司的具有16位模拟输入输出的多功能数据采集卡6221将数字量转换成模拟量，输出电压为0～5V，电压分辨率达到5/216，约等于0076mV。采用LabView 85编程可以实现任意波形及缓变直流等输出，灵活性强，能满足各种需要。
③高压放大电路
采用美国APEX公司生产的高压运算放大器PA96和高精度运算放大器OP07串联组成串联负反馈放大电路。PA96是一种高压，大带宽的MOSFET运算放大器，输出电流达到15A，输出电压接近300V，安全操作区（SOA）没有二次击穿的限制，通过选择合适的限流电阻，可观察到任何负载下的安全操作曲线。PA96的最大失调电压为5mV，对要求分辨率为10mV以下的压电陶瓷驱动电源，其输入特性不能满足要求。在该电源的线性放大部分采用了PA96和OP07串联的复合放大器，从而使输入失调电压由前置放大器OP07控制。由于复合放大器的输入电压为0～5V，输出电压要求为0～200V，因此复合放大器的放大倍数要求为40。但增益过大会影响运放稳定性，因此选定PA96的闭环放大倍数为31，PA96和OP07串联后共同提供的放大倍数为40。根据放大倍数的分配要求可得：
R1=3kΩ，R2=117Ω，R3=180Ω，R4=6kΩ
由于构成负反馈电路，输出电阻非常小（mΩ级），因此具有很强的带负载能力。R5为限流电阻，其值由公式IL=068V/R5=125mA可得，这里为54Ω。
3、相位补偿与输出保护
自激现象是影响电源稳定性的一个主要因素。当集成运放的开环增益为一定值时，由于相移过大，电路会产生振荡现象，因此应对集成运放进行相位补偿。通常在输入端和输出端外接补偿元件，进行相位补偿。相位补偿不仅能提高运放的稳定性，还能扩展带宽。电路中PA96一级的闭环放大倍数为31，由此计算出其增益为30，根据PA96的数据资料，确定相位补偿电容值CC=10pF，闭环带宽大约为1MHz。OP07输入端的二极管D1、D2提供差模和共模保护，防止瞬态过压，输出二极管D3、D4可对瞬态过压进行保护，防止瞬态过压损坏OP07的输出。PA96放大器输入端的二极管D5、D6、D7、D8把放大器正负输入端的电压钳位在规定范围内，对运放起保护作用。
