[发明专利]一种超声波换能器的寻频电路和寻频方法

权利要求书

1.一种超声波换能器的寻频电路，其特征在于，包括：

换能器负载；

检测电路，其与所述换能器负载相连，用于实时采集换能器负载的电压、电流和电流相位；

控制电路，其与所述检测电路相连，用于根据采集的电压和电流，求解得到当前采样周期对应的功率均方差，并产生两组互补的PWM控制信号；还用于根据实时采集的电流相位和设定的基准电压，得到电压相位差的锯齿波信息；

功率驱动电路，其与所述控制电路和所述换能器负载均相连，用于根据两组所述PWM控制信号调整所述换能器负载的电压、电流和电流相位，并求解得到下一采样周期对应的功率均方差；

同时，在功率均方差动态求解的过程中，所述控制电路还用于提取锯齿波信息中最小电压相位差，并得到该最小电压相位差对应的频率，即确定所述换能器负载的谐振频率；

所述检测电路包括：

电流相位检测支路，其包括共模电感L1和电容C1，所述共模电感L1包括两个线圈，一线圈的一端接地，另一端被配置为输出电流相位，另一线圈与所述电容C1并联；

电压检测支路，其包括隔离变压器T1，所述隔离变压器T1初级侧的两端与所述功率驱动电路的两个输出端相连，次级侧包括两个输出绕组，一输出绕组的一端接地，另一端被配置为输出电压；

电流检测支路，其包括电流互感器T2，所述电流互感器T2的次级侧的一端接地，另一端被配置为输出电流；

同时，所述换能器负载的两端分别与另一输出绕组的一端连接和通过所述电流互感器T2的次级侧与所述电容C1的一端连接，且所述电容C1的另一端还与所述另一输出绕组的另一端相连；

所述控制电路包括：

比较器电路，其与所述电流相位检测支路相连，用于根据设定的基准电压和实时采集的电流相位，持续得到电压相位差的锯齿波信息；

乘法器电路，其与所述电压检测支路和所述电流检测支路均相连，用于根据实时采集的电压、电流和设定的衰减系数，运算得到功率参考量；

CPU控制器，其与所述比较器电路和所述乘法器电路均相连，用于根据得到的功率参考量依次求解得到不同采样周期对应的功率均方差，并根据每次得到的功率均方差产生两组互补的PWM控制信号；

同时，在功率均方差动态求解的过程中，所述CPU控制器还用于提取锯齿波信息中最小电压相位差，并得到该最小电压相位差对应的频率。

2.如权利要求1所述的超声波换能器的寻频电路，其特征在于，所述检测电路还包括：

保护支路，其包括电容C2、电阻R1和电阻R2，所述电阻R1和电阻R2串联后形成的支路与所述电容C2和所述另一输出绕组均并联。

3.如权利要求1所述的超声波换能器的寻频电路，其特征在于，所述功率驱动电路包括：

两驱动支路，两个所述驱动支路各连接所述隔离变压器T1初级侧的一端，所述驱动支路包括驱动变压器T3、场效应管Q1、场效应管Q2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，

所述场效应管Q1与所述场效应管Q2串接，所述场效应管Q1的漏级为零电位，所述场效应管Q2的源极接正向电源，且所述场效应管Q1的源极作为一输出端与所述隔离变压器T1相连；

所述驱动变压器T3的初级侧一端接收高边驱动信号，另一端接收低边驱动信号，次级侧包括两个次级绕组，一次级绕组与所述电阻R3和电阻R4串接形成一个回路，且所述电阻R4的一端与所述场效应管Q1的漏级相连，另一端与所述场效应管Q1的栅极和所述电阻R3均相连，另一次级绕组与所述电阻R5和电阻R6串接形成一个回路，且所述电阻R6的一端与所述场效应管Q2的漏级相连，另一端与所述场效应管Q2的栅极和所述电阻R5均相连。

4.如权利要求3所述的超声波换能器的寻频电路，其特征在于，所述隔离变压器T1初级侧的一端通过一谐振电感L2与一所述驱动支路的输出端相连，另一端与另一所述驱动支路的输出端相连。