[发明专利]超声换能器的自动频率跟踪方法及其系统

摘要

本发明涉及一种超声换能器自动频率跟踪方法及其系统，以直接数字频率合成器作为信号源，直接数字合成器可以是独立的集成芯片，也可以把DDS的数字部分集成与现场可编程逻辑器件FPGA内然后外加数模转换器实现，该设计采用扫频一跟踪策略，由可编程器件实现的自动频率控制器根据取样自换能器端的反馈信号来控制DDS的输出频率，实现全数字化的自动频率跟踪，可使得超声换能器始终工作在其谐振点附近从而获得最佳效率。所述相位比较器，利用触发器对上升沿信号的敏感特性给出I_ph和V_ph两个输入信号的上升沿信号到来的时间差，并由Dirrect引脚给出I_ph和V_ph两个输入信号的上升沿到来的先后顺序。

主权项

1、一种超声换能器的自动频率跟踪方法，该方法以直接数字频率合成器作为信号源，采用扫频—跟踪策略，实现全数字化的自动频率跟踪，其步骤包括：(1)由直接数字合成器产生频率可调的正弦波信号，经功率放大器放大后，匹配网络驱动超声换能器；(2)取样回路从超声换能器的功率输出端取得超声换能器的一组电压和电流反馈信号，该组信号分别经滤波整形电路送到相位比较电路、经幅度调整电路送到主控单片机；(3)主控单片机根据预定的换能器本身的工作频率范围控制DDS控制器的触发信号和频率字，并对DDS控制器发出连续频率扫描指令，使DDS芯片输出频率连续变化的正弦波；同时，主控单片机还实时监视换能器的取样电流反馈信号的幅值，当电流反馈信号的幅值大于换能器谐振时的电流幅值的一半时，表明主控制器的频率字基本上在换能器的谐振频率点附近时，主控制器就会让DDS控制器停止扫频，对DDS控制器发出自动跟踪指令；(4)相位比较电路对经滤波整形电路处理后的电压和电流反馈信号进行相位比较，然后，把相差信号输入给相差累积电路以产生DDS芯片的频率字，DDS控制器会把该频率字按固定时序传给DDS芯片以自动改变其输出信号的频率，从而，使得超声换能器始终工作在谐振点附近，实现自动频率跟踪。