[发明专利]一种小功率高频超声波电源实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于产生小功率高频超声波的电源装置及其实现方法。 

背景技术

现有的超声波生物处理方式为：通过超声波电源设备产生连续的某一大功率和频率的超声波，然后以该功率和该频率的超声波作用于处理对象，然而，这种固定位置的处理方式不能满足随机移动、机动处理和小功率高频率等特定实验应用的要求；另一方面是现有的超声波设备比较笨重，使用不灵活，功耗高，为实验带来诸多不便。鉴于此，为解决这些矛盾有必要研发一种新的高效的小功率高频超声波电源装置，能同时控制作用时间、功率和频率，以提高生产过程中的经济效益。该系统采用5V直流电源供电，能够减少传统超声波电源在整流电路中的能量损耗和逆变电路的开关损耗，适应当今社会节能环保高效的需求；同时该系统能够提供多种不同组合的超声波控制信号输出，为系统提供了多种工作方式，能够减少实验中仪器使用的数量并且降低了投资成本；本系统具有较小的体积，应用更灵活，主要应用于科研院所，实验台等对应用对象环境要求比较高的场所，将具有较高的科研与实用价值。 

发明内容

为弥补现有超声波电源设备在实际专业领域应用中的不足，本发明提供了一种小功率高频超声波电源装置及其实现方法。该装置通过软硬件结合的实验方式，硬件部分主要由电源操作面板、超声波电源电路、超声振子及其匹配电感构成。操作面板结构配有电源开关按键及其指示灯、复位按键及其指示灯、频率选择按键及其指示灯、模式选择按键及其指示灯和功率选择按键及其指示灯；电源电路主要由电源开关电路、复位电路、晶振电路、按键电路、各状态显示指示灯电路、椭圆滤波电路、模式和功率斩波开关电路、功率放大电路及匹配网络电路构成。该装置的频率发生模块、模式设定模块、功率选择模块、匹配电感切换控制模块和指示灯的控制模块均是由软件编程实现。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

装置由电源操作面板、超声波电源电路、超声振子及其匹配电感构成。根据应用对象的实际需求，该装置的工作频率、工作模式和工作功率能够组合成不同的工作状态对作用对象进行处理。 

超声波电源的三种工作方式的实现及其对应指示灯的亮灭主要是通过软件编程来完成。通过对单片机进行编程产生三种频率不同且占空比相同的方波脉冲信号，方波脉冲信号通过椭圆滤波器滤波后变成和方波基波同频的正弦波信号，再通过对频率选择单按建的编程，控制不同频率的正弦波信号的输出和对应频率的匹配电感的切换，同时控制对应的指示灯亮灭，来实现工作频率的工作状态的显示；工作模式主要是通过编程由单片机设计定时器，来控制其I/O端口输出，通过对模式选择单按建进行编程来控制输出I/O端口的高低电平的连续工作时间，同时控制对应指示灯的亮灭，来实现工作模式工作状态的显示；功率控制是通过编程使其输出不同占空比的方波信号，通过对功率选择单按建编程控制输出方波的占空比实现不同功率输出，同时控制对应的指示灯的亮灭，实现工作功率状态的显示。模式输出控制信号、功率输出控制信号和供电电源信号通过硬件斩波电路和开关电路形成组合控制信号，模式和功率组合控制信号再和频率控制形成的正弦波控制信号经过耦合电路、功率推挽放大电路作用于匹配网络，匹配网络由换能器将电能转化为机械能应用于作用对象。