[发明专利]基于直流电流确定谐振频率的超声换能器及其方法

说明书

本发明提供的一种基于直流电流确定谐振频率的超声换能器及其方法，包括：所述整流电路，其输入端与市电连接，用于将市电转换成直流电并输出电源转换电路；所述电源转换电路，其输入端与整流电路连接，用于将整流电路输出的直流电转换成超声换能器所需交流电，并输出至超声换能器；所述电流采样电路，其输入端连接于整流电路的输出端，用于对整流电路输出的直流信号进行采样，并将电流采样值输出至主控电路；所述主控电路，用于接收电流采样电路输出的电流采样值，并根据电流采样值最大值确定出超声换能器的谐振频率；能够准确确保超声换能器系统工作在谐振频率上。

技术领域

本发明涉及一种医疗设备系统，尤其涉及一种基于直流电流确定谐振频率的超声换能器及其方法。

背景技术

超声换能器是一种可将输入的电能转换成机械能(即超声波)再传递出去的能量转换器件。现有的超声外科手术设备中，超声换能器产生的超声信号传递到执行部件(例如超声刀片等)，以通过执行部件对病患部位或人体组织进行切割，其具有出血少、对周围组织伤害少、术后恢复快等特点，且在切割的同时能够对切割周围组织具有凝闭的作用，不会引起组织干燥、灼伤等副作用。

但是，在工作过程中，超声换能器需要工作在谐振频率上，才能确保超声换能器在电能转换成机械能的过程中效率最大。现有技术中，为了找到超声换能器的谐振频率，通常采用以下方式：在超声换能器的输入端采用电流互感器对输入超声换能器的交流电进行采集，然后经过放大电路，整流电路，求平均值的方式，然后根据平均值在设定的频率范围内找到谐振频率，这种方式整个电路结构复杂，元器件较多，造成成本高，而且，由于电路结构的复杂性以及元器件在工作过程中的温度特性，造成结果不准确。

因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于直流电流确定谐振频率的超声换能器及其方法，能够快速且准确地确定出超声换能器的谐振频率，并且能够确保超声换能器系统工作在谐振频率上，而且不需要复杂的电路检测结构，有效降低生产以及测试成本，而且准确性高。

本发明提供的一种基于直流电流确定谐振频率的超声换能器，包括整流电路、电流采样电路、主控电路、电源转换电路以及超声换能器；

所述整流电路，其输入端与市电连接，用于将市电转换成直流电并输出至电源转换电路；

所述电源转换电路，其输入端与整流电路连接，用于将整流电路输出的直流电转换成超声换能器所需交流电，并输出至超声换能器；

所述电流采样电路，其输入端连接于整流电路的输出端，用于对整流电路输出的直流信号进行采样，并将电流采样值输出至主控电路；

所述主控电路，用于接收电流采样电路输出的电流采样值，并根据电流采样值的最大值确定出超声换能器的谐振频率，并根据谐振频率向电源转换电路输出频率与谐振频率对应的PWM控制信号，控制电源转换电路输出的交流信号的频率值处于超声外科手术设备的超声换能器的谐振频率。

进一步，所述电源转换电路包括BUCK电路、逆变器和电感调谐电路；

所述BUCK电路，其输入端与整流电路的输出端连接，其控制输入端与主控电路连接，用于接收主控电路输出的占空比可调的PWM控制信号，根据该PWM控制信号将整流电路输出的直流电进行DC-DC转换，输出功率可调的直流电至逆变器；

所述逆变器，其输入端与BUCK电路的输出端连接，其控制端与主控电路连接，用于接收主控电路输出的占空比和频率均可调的PWM控制信号，并将BUCK电路输出的直流电转换成交流电并输出至电感调谐电路；

所述电感调谐电路，其输入端与逆变器的输出端连接，用于将逆变器输出的交流电进行调谐处理，并将调谐处理后的交流电输出至超声换能器。