[发明专利]频率控制电路及超声波换能器系统

说明书

本发明涉及一种频率控制电路及超声波换能器系统，第一信号处理模块通过将电压采集模块采集到的信号输出第一待检信号，第二信号处理模块通过将电流采集模块采集到的电流输出第二待检信号，相位检测模块根据第一待检信号和第二待检信号输出检测结果，以使处理器根据检测结果改变激励信号源中激励信号的频率。其中，由于第一待检信号与电压相位相同，第二待检信号与电流相位相同，因此检测结果与电压电流的相位相关，在电压超前电流或电流超前电压时，根据对应的检测结果改变激励信号的频率，以降低固有频率与激励信号的频率的差异，保证超声波换能器工作在效率最高的工况下。

技术领域

本发明涉及超声波换能器技术领域，特别是涉及一种频率控制电路及超声波换能器系统。

背景技术

超声波换能器是一种可将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去的能量转换器件。超声波换能器被广泛应用于各种超声波设备，如超声波手术刀、超声波焊接机或超能波清洗机等。超声波设备中的超声波换能器接收激励信号源的交流电激励信号，并将其转换成机械能，以驱动相应的工作设备。

其中，超声波换能器自身具有固定频率，当激励信号的频率与其固有频率一致时，即超声波换能器工作在谐振频率时，转换效率最高。超声波换能器在工作过程中，受自身性能、工作设备的状态和工作环境等因素的影响，其固有频率会产生变化，导致固有频率与激励信号的频率存在较大差异，降低超声波换能器的转换效率。传统判断固有频率与激励信号的频率是否存在差异的方式，主要是通过处理器判断激励信号中电压与电流的相位差，在电压超前于电流或电流超前于电压时，处理器对激励信号的频率进行大小调整，以保证超声波换能器工作在效率最高的工况下。

然而，传统的处理器在接收到激励信号中电压与电流对应的信号后，需要运行程序以判断电压与电流的相位差情况，影响处理器的响应速度，降低了调整激励信号的频率的效率。

发明内容

基于此，有必要针对传统的处理器在接收到激励信号中电压与电流对应的信号后，需要运行程序以判断电压与电流的相位差情况，影响处理器的响应速度，降低调整激励信号的频率的效率的问题，提供一种频率控制电路及超声波换能器系统。

本发明实施例一方面提供了一种频率控制电路，包括电压采集模块、电流采集模块、第一信号处理模块、第二信号处理模块、相位检测模块和处理器；

电压采集模块用于采集激励信号源的第一输出端和第二输出端间的电压；其中，超声波换能器分别连接激励信号源的第一输出端和第二输出端，以构成激励回路；

电流采集模块用于采集激励回路的电流，并将电流转换为比例电压信号；

第一信号处理模块的第一输入端连接电压采集模块的第一输出端，第一信号处理模块的第二输入端连接电压采集模块的第二输出端；第一信号处理模块用于根据电压输出第一待检信号；其中，第一待检信号与电压相位相同；

第二信号处理模块的第一输入端连接电流采集模块的第一输出端，第二信号处理模块的第二输入端连接电流采集模块的第二输出端；第二信号处理模块用于根据比例电压信号输出第二待检信号；其中，第二待检信号与电流相位相同；

相位检测模块的第一输入端连接第一信号处理模块的输出端，相位检测模块的第二输入端连接第二信号处理模块的输出端；相位检测模块的第一输出端连接处理器，相位检测模块的第二输出端连接处理器；相位检测模块用于根据第一待检信号和第二待检信号输出检测结果；

处理器用于根据检测结果改变激励信号源中激励信号的频率。

在其中一个实施例中，第一信号处理模块包括第一放大器、第一滤波器和第一过零比较器；

第一放大器的一输入端为第一信号处理模块的第一输入端，第一放大器的另一输入端为第一信号处理模块的第二输入端；第一放大器的输出端连接第一滤波器的输入端；第一滤波器的输出端连接第一过零比较器的输入端；第一过零比较器的输出端为第一信号处理模块的输出端。