功率超声加工技术是当前超声加工领域的一个重要分支。由于其工作环境复杂，超声波换能器的谐振频率在加工过程中经常发生漂移，从而影响加工质量。针对这一问题，中北大学的成志婕研究团队设计了一种超声波发生器的频率自动跟踪系统。

研究团队基于Mason等效电路理论建立了带负载的超声加工系统频率方程，得到了带负载换能器谐振频率与调频电感的关系模型。根据理论分析结果，他们制定了复合频率跟踪方案，并设计了相应的硬件电路和软件程序以实现超声波发生器频率的自动跟踪功能。

主要研究内容包括：对超声波换能器的调频特性进行了理论分析；基于Mason等效电路，建立了换能器频率特性方程，并选择了串联谐振点作为超声加工系统的工作频率点；结合换能器的谐振特性，得到了超声波换能器负载、调频电感和谐振频率的关系表达式。

基于理论分析的结果，研究团队制定了复合频率跟踪方案，该方案可以有效解决带不同工具杆负载换能器谐振频率漂移的问题，同时保证超声加工系统的工作性能。他们还根据所需匹配换能器的参数对超声波发生器的硬件电路进行了设计选型和仿真，并编写了主程序、频率跟踪子程序和人机交互程序三部分软件程序。

为了实现电气隔离，成志婕将超声波发生器分为主电路系统和频率自动跟踪系统两大部分。主电路系统是大电流工作板，主要负责将220V/50Hz的市电整流滤波为直流电，并将该直流电逆变为超声频交流电；频率自动跟踪系统是小电流工作，对换能器的谐振频率进行搜索跟踪。

研究团队搭建了频率自动跟踪系统试验平台，并基于该平台设计了换能器调频特性分析试验和频率自动跟踪系统频率跟踪效果试验。结果表明，在匹配回路中加入调频电感可以有效补偿负载对换能器谐振频率的影响；所设计的频率自动跟踪系统具有良好的跟踪性能。