[发明专利]一种压电换能器端口阻抗匹配电路的自适应调节方法

说明书

本发明提供一种压电换能器端口阻抗匹配电路的自适应调节方法，能够使整个系统达到匹配状态，实现系统最大功率传输或无失真传输。所述方法包括：获取压电换能器的瞬时电压和瞬时电流；根据获取的压电换能器的瞬时电压和瞬时电流，估计压电换能器的端口阻抗信息；根据估计得到的压电换能器的端口阻抗信息，确定压电换能器的端口阻抗匹配电路的参数信息；根据确定的压电换能器的端口阻抗匹配电路的参数信息，调节压电换能器的端口阻抗匹配电路。本发明适用于压电换能器端口阻抗匹配操作。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别是指一种压电换能器端口阻抗匹配电路的自适应调节方法。

背景技术

压电换能器能将电信号转换成超声波信号，其在信息处理、通讯、声呐、超声清洗等领域具有广泛应用，例如穿钢通信和加速度计等。通常情况下压电换能器的驱动电路的阻抗和压电换能器的端口阻抗不相等或共轭相等，成为端口失配。当压电换能器的驱动电路的端口阻抗与压电换能器的端口阻抗失配时会造成驱动波形失真和驱动力下降，严重影响系统的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种压电换能器端口阻抗匹配电路的自适应调节方法，以解决现有技术所存在的当压电换能器的驱动电路的端口阻抗与压电换能器的端口阻抗失配时，导致系统性能下降的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种压电换能器端口阻抗匹配电路的自适应调节方法，包括：

获取压电换能器的瞬时电压和瞬时电流；

根据获取的压电换能器的瞬时电压和瞬时电流，估计压电换能器的端口阻抗信息；

根据估计得到的压电换能器的端口阻抗信息，确定压电换能器的端口阻抗匹配电路的参数信息；

根据确定的压电换能器的端口阻抗匹配电路的参数信息，调节压电换能器的端口阻抗匹配电路。

进一步地，在获取压电换能器的瞬时电压和瞬时电流之前，所述方法还包括：

断开压电换能器的端口阻抗匹配电路的连接，对驱动电路施加预设频率的固定幅值的激励，其中，所述端口阻抗匹配电路与所述驱动电路相连。

进一步地，所述激励为正弦波激励。

进一步地，获取的压电换能器的瞬时电压的幅值为：

获取的压电换能器的瞬时电压的相角为：

其中，V₀表示对驱动电路施加的激励，R_l表示压电换能器的电阻，X_l表示压电换能器的电抗，R_s表示驱动电路的电阻，X_s表示驱动电路的电抗。

进一步地，获取的压电换能器的瞬时电流的幅值为：

获取的压电换能器的瞬时电流的相角为：

其中，V₀表示对驱动电路施加的激励，R_l表示压电换能器的电阻，X_l表示压电换能器的电抗，R_s表示驱动电路的电阻，X_s表示驱动电路的电抗。

进一步地，所述根据获取的压电换能器的瞬时电压和瞬时电流，估计压电换能器的端口阻抗信息包括：

利用遗传-粒子群算法对获取的压电换能器的瞬时电压和瞬时电流信息进行曲线拟合，估计压电换能器的端口阻抗信息。

进一步地，在利用遗传算法对种群中的个体进行评价时，适应度值的评价的公式为：