[发明专利]超声刀主机、超声刀系统及超声刀系统换能器阻抗的自动匹配方法

权利要求书

1.一种超声刀主机，其特征在于，包括：数字信号处理器、可编程逻辑模块、波形发生器、数模转换器、功率放大电路、换能器匹配电路、电压采样转换模块及电流采样转换模块；所述数字信号处理器接所述波形发生器，所述波形发生器接所述功率放大电路的输入端，所述数字信号处理器接所述数模转换器，所述数模转换器接所述功率放大电路的输入端，所述功率放大电路的输出端接所述换能器匹配电路，所述数字信号处理器接所述换能器匹配电路，所述数字信号处理器调节控制所述换能器匹配电路提供的电感；

所述功率放大电路的输出端接所述电压采样转换模块，所述电压采样转换模块接所述可编程逻辑模块，所述功率放大电路的输出端接所述电流采样转换模块，所述电流采样转换模块接所述可编程逻辑模块，所述可编程逻辑模块接所述数字信号处理器；

所述可编程逻辑模块根据输出电压与输出电流计算外接的超声换能器的阻抗，所述数字信号处理器根据所述阻抗计算所述超声换能器的静态电容并根据所述静态电容计算所述超声换能器的匹配电感的取值范围，所述数字信号处理器自动根据所述匹配电感的取值范围将所述换能器匹配电路中的电感匹配接入所述超声换能器；

其中，所述数字信号处理器按照如下公式计算所述超声换能器的静态电容：

上式中，C₀表示所述超声换能器的静态电容，Z表示所述超声换能器的阻抗，L₀表示所述换能器匹配电路提供的电感，ω_z＝2πf_z，ω_Z表示所述波形发生器输出信号的角频率，f_Z表示所述波形发生器输出信号的频率；

所述数字信号处理器根据所述静态电容以及所述超声刀主机的工作频率范围，按照并联谐振公式计算所述匹配电感的取值范围。

2.根据权利要求1所述的超声刀主机，其特征在于，所述换能器匹配电路包括片选芯片和多个感值不同的电感，所述片选芯片的每个选择通道上串接一个所述电感，所述片选芯片的控制端接所述数字信号处理器，所述片选芯片的输出端分别接超声换能器和所述功率放大电路的输出端。

3.根据权利要求1或2所述的超声刀主机，其特征在于，所述超声刀主机还包括微控制器、输入模块、显示模块、音频播放模块及通讯模块，所述微控制器分别与所述输入模块、显示模块、音频播放模块及通讯模块连接，所述微控制器还与所述数字信号处理器连接。

4.根据权利要求1所述的超声刀主机，其特征在于，所述超声刀主机还包括开关电源模块，所述开关电源模块与所述功率放大电路连接，为所述功率放大电路提供电源。

5.根据权利要求1所述的超声刀主机，其特征在于，所述超声刀主机还包括安全检测模块，所述安全检测模块接所述功率放大电路的输出端，所述安全检测模块还与所述可编程逻辑模块连接，所述安全检测模块对所述功率放大电路的输出电压和输出电流进行监测，发现异常情况时向所述可编程逻辑模块反馈警报信号。

6.根据权利要求1所述的超声刀主机，其特征在于，所述电压采样转换模块包括电压采样单元和第一模数转换单元，所述电压采样单元的输入端接所述功率放大电路的输出端，所述电压采样单元的输出端接所述第一模数转换单元的输入端，所述第一模数转换单元的输出端接所述可编程逻辑模块；所述电流采样转换模块包括电流采样单元和第二模数转换单元，所述电流采样单元的输入端接所述功率放大电路的输出端，所述电流采样单元的输出端接所述第二模数转换单元的输入端，所述第二模数转换单元的输出端接所述可编程逻辑模块。

7.一种超声刀系统，其特征在于，包括权利要求1-6中任意一项所述的超声刀主机，还包括超声换能器和超声刀头，所述功率放大电路的输出端分别接所述换能器匹配电路的输出端、所述超声换能器的输入端，所述超声换能器的输出端接所述超声刀头。

8.根据权利要求7所述的超声刀系统，其特征在于，所述超声刀系统还包括档位控制模块，所述档位控制模块与所述数字信号处理器连接，所述档位控制模块用于调节控制所述超声刀主机的输出能量。