[发明专利]一种超声波雾化片扫频电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及雾化片技术领域，特别是指一种超声波雾化片扫频电路及方法。

背景技术

超声波雾化片是由压电晶体材料和金属片构成，利用的是晶体材料的压电效应，在晶体材料2端施加电平能够使晶体材料产生形变，形变的变化范围极小，因此可以产生极高频率的物理的震荡，压电晶体材料的工作原理如下图1和图2所示。图1为正压电效应—外力使晶体产生电荷，图2为逆压电效应—外加电场使晶体产生形变。在上图中的任意一个电极贴上一片金属薄片即可构成一个超声波雾化片，以上为超声波雾化片的原理。

超声波雾化片在电学特性上呈现出以下特点：

(1)电容特性，在雾化片的2个电极之间使用仪器测量有电容存在，因此直流电无法通过超声波雾化片。

(2)电感特性，雾化片的2个电极之间存在感抗，由于有电感的存在会阻碍一定频率范围内的交流电流通过。

超声波雾化片的等效电路图为串联的电容C和电感L，其频率特点为：

(1)电容C串联在电路中因此雾化片2端只有交流电流能够通过；

(2)雾化片2端的电流频率越高电容C的容抗会越来越小；

(3)雾化片2端的电流频率越低电感L的感抗会越来越小。

具体如图3所示，图中雾化片中心频率为2条曲线的交汇处，因为等效电路中的电容和电感是串联，所以当电压不变的情况下频率偏离交汇处的时候会因为电感的感抗或者电容的容抗增大，导致流经雾化片的电流降低，电流下降到一定的阈值之后雾化片得到的能量就不足以产生雾化效果。注意：以上图表仅作为演示用，不代表实际测试数据。

流过超声波雾化片的电流与频率的关系：

(1)只要是交流电流流过雾化片都可以使雾化片震荡；

(2)当电压不变的情况下只有交流电流的频率最接近雾化片中心点的时候流过雾化片的电流才是最大的，雾化片所获得的能量才足以产生雾化效果；

(3)根据结论(1)当电流频率不在雾化片的中心点的时候只要提高电极的电压也可以使雾化片获得足够的能量产生水雾，但是会因为雾化片的感抗或者容抗的增加导致雾化片自身损耗增加，从而使效率急剧下降，并且雾化片会严重发热或者烧毁；

(4)当电压不变的情况下可以通过改变交流电流的频率，测量交流电流的大小来确定雾化片的中心频率。

根据雾化片特性的分析以及公开号为CN105049024A的中国发明专利，其公开的一种超声波雾化片高精度扫频电路和扫频方法，仍存在一些不足之处：电路比较复杂，成本有些偏高、整体效率偏低，不能适应更低的电压供电。

发明内容

本发明提出一种超声波雾化片扫频电路及方法，解决了现有技术中电路比较复杂，成本有些偏高、整体效率偏低，不能适应更低的电压供电问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种超声波雾化片扫频电路，包括输入模块，输入模块的输出端连接有分压电路，分压电路连接有滤波电路，分压电路的两端设有分压检测端子，滤波电路连接有耦合电路，耦合电路的输入端还设有开关信号输入电路，耦合电路的输出端设有输出滤波电路，输出滤波电路连接输出模块。

进一步的，输入模块与分压电路之间设有输入滤波电容。

进一步的，耦合电路和输出滤波电路之间设有隔离电路。

进一步的，输入模块包括正极输入端子和负极输入端子，分压电路为分压电阻，分压电阻与正极输入端子或负极输入端子连接。

进一步的，耦合电路为变压器或三脚工字电感。

进一步的，开关信号输入电路为三极管或可控硅或MOSFET，三极管或可控硅或MOSFET的输入端设有PWM信号输入。

一种超声波雾化片扫频方法，可根据上述一种超声波雾化片扫频电路进行扫频，扫频过程包括以下步骤：

(1)开关信号输入电路按照初始频率输入频率驱动；

(2)测量并记录分压检测端子之间的压差；

(3)改变开关信号输入电路的输入频率，判断是否达到设定的截止频率，若否，则重复步骤(2)，若是，则进入下一步；

(4)确定分压检测端子之间的最大压差，将其对应的开关信号输入电路的输入频率记为雾化片的中心频率。

进一步的，步骤(2)为

(2)测量并记录分压检测端子之间的压差或测量并记录流过分压电阻的电流；

(3)改变开关信号输入电路的输入频率，判断是否达到设定的截止频率，若否，则重复步骤(2)，若是，则进入下一步；