超声波生物处理的超声波频率检测方法技术

一种超声波生物处理运行的执行终端超声波频率检测方法，它是在超声波电源的输出变压器副边，增设绕制电压检测线圈，用以检测电压频率；对谐振电感器增设副边，在该副边绕制电流检测线圈，用以检测电流频率。电压检测线圈的同名端和异名端分别作为电压信号接线端子和电压信号始端接线端子，接入检测信号处理电路。电流检测线圈的同名端和异名端分别作为电流信号接线端子和电流信号始端接线端子，接入检测信号处理电路。经检测信号处理电路产生电流波形上升沿过零脉冲信号，再经处理产生电流周期信号输出，由数字信号处理芯片DSP的数字信号处理功能，计算出超声波频率数据输出，并进行控制处理。

【技术实现步骤摘要】
超声波生物处理的超声波频率检测方法
本专利技术涉及一种超声波生物处理运行的执行终端超声波频率检测方法。
技术介绍
超声波对对象的处理速率与超声波频率高度相关，超声波频率不同，处理效率大不相同；而且，处理对象的生物细胞种类更与超声波频率高度相关，不同的生物细胞，对不同频率超声波的敏感性大不相同。这就造成了现有超声波生物处理方法的初次超声波频率确定的盲目性，进而，对额外进行超声波频率分析、确定形成依赖性。实际工作过程是：利用某生物细胞在不同频率下的处理情况，进行分频带对照、分析确定，得到有关数据；在以后的工作中，沿用该特定对象的数据，经验地确定适合的超声波频率。这已是习惯做法。本质上，这样的方法并不能保证所工作的超声波频率就是对对象高效的最佳频率，也不能对不同的对象进行精确的精细频率调整，积累的经验也就不是最佳工艺的；加之，该方法不仅在初期大量耗费人力、财力、物力，而且在沿用期也经常地要求观察、调整和维护。鉴于此，有必要研发一种新的高效策略，使超声波生物处理工作不再沿用先经分频带对照、分析确定超声波频率，再经验地确定所需频率的低效做法，而是将确定所需频率的过程最大限度地高效、自动化进行。解决该类问题的高效方案是超声波生物处理频率搜索控制的一体化结构，而一体化结构的最困难问题是宽频带换能匹配技术，即随着搜索频率变化，在若干不同中心频率的宽频带振板与驱动电源之间，如何实现谐振网络的频带搜索换能匹配。对于这样复杂的匹配结构，控制是个更复杂而不可回避的问题，而取得频率反馈信号又是控制的首要问题。进而，执行终端的超声波频率检测，就成为关键和亟待解决的难题。不同于单一频率超声波执行终端的频率检测，超声波生物处理频率搜索控制一体化系统的频率检测需要在动态执行终端上进行。因此，必需研发一种非常规的，适合该不断切换过程的系统的检测方法。
技术实现思路
为使超声波生物处理过程的可测、可控，实现生物-机-电一体化处理系统中的宽频带搜索、控制，本专利技术提出一种超声波生物处理运行的执行终端超声波频率检测方法，它是在超声波电源的输出变压器副边，增设绕制电压检测线圈，用以检测电压频率；对谐振电感器增设副边，在该副边绕制电流检测线圈，用以检测电流频率。电压检测线圈的同名端和异名端分别作为电压信号接线端子和电压信号始端接线端子，接入检测信号处理电路。电流检测线圈的同名端和异名端分别作为电流信号接线端子和电流信号始端接线端子，接入检测信号处理电路。经检测信号处理电路产生电流波形上升沿过零脉冲信号，再经处理产生电流周期信号输出，由数字信号处理芯片DSP的数字信号处理功能，计算出超声波频率数据输出，并进行控制处理。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：利用系统的功率匹配输出单元和DSP反馈控制电路的部分功能。在超声波电源的输出变压器副边，增设绕制电压检测线圈Wv，用以检测电压频率；对谐振电感器增设副边，在该副边绕制电流检测线圈Wi，用以检测电流频率。电压检测线圈Wv的同名端和异名端分别作为电压信号接线端子Tv和电压信号始端接线端子Tv0，接入检测信号处理电路SP。电流检测线圈Wi的同名端和异名端分别作为电流信号接线端子Ti和电流信号始端接线端子Ti0，接入检测信号处理电路SP。检测信号处理电路为以MAX9382型鉴相器芯片IC1为核心的鉴相电路。电压信号接线端子Tv通过电压信号耦合电阻Rv连接到鉴相器芯片IC1的7脚，电压信号始端接线端子Tv0接地；电压信号反相限幅二极管Dv1和电压信号正相限幅二极管Dv2构成反并联支路，跨接在鉴相器芯片IC1的7脚与地之间。电流信号接线端子Ti通过电流信号耦合电阻Ri连接到鉴相器芯片IC1的6脚，电流信号始端接线端子Ti0接地；电流信号反相限幅二极管Di1与电流信号正相限幅二极管Di2构成反并联支路，跨接在鉴相器芯片IC1的6脚与地之间。鉴相器芯片IC1的8脚连接到DC5V工作电源正极接线端E。鉴相器芯片IC1的1脚作为电流波形上升沿过零脉冲信号输出端，连接到D触发器芯片IC2的3脚。D触发器芯片IC2的1脚作为电流波形一个周期长度的脉宽信号输出端，连接到数字信号处理芯片DSP的PA3引脚，由数字信号处理芯片DSP的数字信号处理功能，按所测电流频率fi＝1/PA3信号脉宽的关系来计算超声波频率，并进行控制处理。本专利技术的有益效果是：采用输出变压器增设绕制电压检测线圈和谐振电感器增设副边绕制电流检测线圈方式，提高了输出变压器和电感线圈的效用/体积比，进而解决了对多抽头输出变压器和电感线圈进行一点电压、电流检测的难题，进而减少了机体空间占用，大大提高了检测点利用率。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术实施例的系统控制功能结构框图。图2是本实施例的切换执行单元电路结构图图3是本实施例的电流、电压检测主电路结构图。图4是本实施例的检测信号处理电路结构图。图5是检测信号DSP处理流程图。图6是输出变压器实施例的结构主视图。图7是输出变压器结构半剖左视图。图8是输出变压器副边绕组骨架结构俯视图。图9是输出变压器副边绕组骨架结构半剖左视图。图10是变压器原边绕组骨架结构半剖视图。图11是谐振电感器实施例的结构主视图。图12是谐振电感器结构半剖左视图。图13是谐振电感线圈骨架结构半剖视图。在图1～6中：1.工作电源电路组，2.斩波调功电路，3.正弦波信号产生单元，4.PWM驱动单元，5.PWM电路，6.功率匹配输出单元，7.频带切换电路，8.频带匹配、换能网络，9.超声波生物处理终端，10.DSP反馈控制电路，11.人-机交互终端；Dr为PWM驱动信号，TO0为功率匹配输出始端接线端子，TO1为功率匹配输出第一路接线端子，TO2为功率匹配输出第二路接线端子，…，TO10为功率匹配输出第十路接线端子；TZ1为第一路振板第一接线端子，TZ2为第二路振板第一接线端子，…，TZ10为第十路振板第一接线端子；PC为功率控制信号，MC为间歇控制信号，FC为频率控制信号，FT为频带切换控制数据，其中F1为第一频带切换信号，F2为第二频带切换信号，…，F10为第十频带切换信号；v为电压反馈信号，i为电流反馈信号，De为浓度反馈信号，K为系统启动信号，M为模式给定参数，F为频率给定参数，P为功率给定参数，FS为频率状态数据，PS为功率状态数据，Ef为效率状态数据。在图2～13中：PS为超声波电源单元，TP0为输出变压器原边绕组始端接线端子，TP为输出变压器原边绕组终端接线端子；J1-1为第一路切换执行继电器常开接点，J2-1为第二路切换执行继电器常开接点，…，J10-1为第十路切换执行继电器常开接点；TZ1为匹配网络第一路振板接线端子，TZ2为匹配网络第二路振板接线端子，…，TZ10为匹配网络第十路振板接线端子；Z1为第一路振板，Z2为第二路振板，…，Z10为第十路振板；TL0为电感线圈始端接线端子，TL1为电感线圈第一路接线端子，TL2为电感线圈第二路接线端子，…，TL10为电感线圈第十路接线端子。W1为变压器原边绕组，W2为变压器副边绕组，Wv为电压检测线圈，WL为电感线圈，Wi为电流检测线圈；Tv为电压信号接线端子，Tv0为电压信号始端接线端子；Ti为电流信号接线端子，Ti0为电流信号始端接线端子；SP为检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波生物处理的超声波频率检测方法，其特征是：利用系统的功率匹配输出单元和DSP反馈控制电路的部分功能；在超声波电源的输出变压器副边，增设绕制电压检测线圈Wv，用以检测电压频率；对谐振电感器增设副边，在该副边绕制电流检测线圈Wi，用以检测电流频率；电压检测线圈Wv的同名端和异名端分别作为电压信号接线端子Tv和电压信号始端接线端子Tv0，接入检测信号处理电路SP；电流检测线圈Wi的同名端和异名端分别作为电流信号接线端子Ti和电流信号始端接线端子Ti0，接入检测信号处理电路SP；检测信号处理电路为以MAX9382型鉴相器芯片IC为核心的鉴相电路；电压信号接线端子Tv通过电压信号耦合电阻Rv连接到鉴相器芯片IC的7脚，电压信号始端接线端子Tv0接地；电压信号反相限幅二极管Dv1和电压信号正相限幅二极管Dv2构成反并联支路，跨接在鉴相器芯片IC的7脚与地之间；电流信号接线端子Ti通过电流信号耦合电阻Ri连接到鉴相器芯片IC的6脚，电流信号始端接线端子Ti0接地；电压信号反相限幅二极管Dv1与电压信号正相限幅二极管Dv2构成反并联支路，跨接在鉴相器芯片IC的6脚与地之间；鉴相器芯片IC的7脚连接到DC5V工作电源正极接线端E；鉴相器芯片IC的1脚作为电流波形上升沿过零脉冲信号输出端，连接到D触发器芯片IC2的3脚；D触发器芯片IC2的1脚作为电流波形一个周期长度的脉宽信号输出端，连接到数字信号处理芯片DSP的PA3引脚，由数字信号处理芯片DSP的数字信号处理功能，按所测电流频率fi＝1/PA3信号脉宽的关系来计算超声波频率，并进行控制处理。...

【技术特征摘要】
1.一种超声波生物处理的超声波频率检测方法，其特征是：利用系统的功率匹配输出单元和DSP反馈控制电路的部分功能；在超声波电源的输出变压器副边，增设绕制电压检测线圈Wv，用以检测电压频率；对谐振电感器增设副边，在该副边绕制电流检测线圈Wi，用以检测电流频率；电压检测线圈Wv的同名端和异名端分别作为电压信号接线端子Tv和电压信号始端接线端子Tv0，接入检测信号处理电路SP；电流检测线圈Wi的同名端和异名端分别作为电流信号接线端子Ti和电流信号始端接线端子Ti0，接入检测信号处理电路SP；检测信号处理电路为以MAX9382型鉴相器芯片IC1为核心的鉴相电路；电压信号接线端子Tv通过电压信号耦合电阻Rv连接到鉴相器芯片IC1的7脚，电压信号始端接线端子Tv0接地；电压信号反相限幅二极管Dv1和电压信号正相限幅二极管Dv2构成反并联支路，跨接在鉴相器芯片IC1的7脚与地之间；电流信号接线端子Ti通过电流信号耦合电阻Ri连接到鉴相器芯片IC1的6脚，电流信号始端接线端子Ti0接地；电流信号反相限幅二极管Di1与电流信号正相限幅二极管Di2构成反并联支路，跨接在鉴相器芯片IC1的6脚与地之间；鉴相器芯片IC1的8脚连接到DC5V工作电源正极接线端E；鉴相器芯片IC1的1脚作为电流波形上升沿过零脉冲信号输出端，连接到D触发器芯片IC2的3脚；D触发器芯片IC2的1脚作为电流波形一个周期长度的脉宽信号输出端，连接到数字信号处理芯片DSP的PA3引脚，由数字信号处理芯片DSP的数字信号处理功能，按所测电流频率fi＝1/PA3信号脉宽的关系来计算超声波频率，并进行控制处理。2.根据权利要求1所述的超声波生物处理的超声波频率检测方法，其特征是：整个超声波生物处理系统由工作电源电路组、斩波调功电路、正弦波信号产生单元、PWM驱动单元、PWM电路、功率匹配输出单元、频带切换电路、频带匹配、换能网络、超声波生物处理终端、DSP反馈控制电路、人-机交互终端和人-机交互终端组成；检测信号处理电路为以MAX9382型鉴相器芯片IC1和CD4013型D触发器芯片IC2为核心的鉴相电路；电压信号接线端子Tv通过电压信号耦合电阻Rv连接到鉴相器芯片IC1的7脚，电压信号始端接线端子Tv0接地；电压信号反相限幅二极管Dv1和电压信号正相限幅二极管Dv2构成反并联支路，跨接在鉴相器芯片IC1的7脚与地之间；电流信号接线端子Ti通过电流信号耦合电阻Ri连接到鉴相器芯片IC1的6脚，电流信号始端接线端子Ti0接地；电流信号反相限幅二极管Di1与电流信号正相限幅二极管Di2构成反并联支路，跨接在鉴相器芯片IC1的6脚与地之间；鉴相器芯片IC1的8脚连接到DC5V工作电源正极接线端E；鉴相器芯片IC1的1脚作为电流波形上升沿过零脉冲信号输出端，连接到D触发器芯片IC2的3脚；D触发器芯片IC2的1脚作为电流波形一个周期长度的脉宽信号输出端，连接到数字信号处理芯片DSP的PA3引脚，由数字信号处理芯片DSP的数字信号处理功能，按频率fi＝1/两PA2信号上升沿间隔时间的关系来计算所测电流频率，并进行控制处理；D触发器芯片IC2的2脚与D触发器芯片IC2的5脚连接；D触发器芯片IC2的4脚6脚和7脚均接地；D触发器芯片IC2的14脚连接到DC5V工作电源正极接线端E。3.根据权利要求1或根据权利要求2所述的超声波生物处理的超声波频率检测方法，其特征是：数字信号处理芯片DSP对检测信号处理电路送入的脉宽信号进行数字处理；首先读取引脚PA3获得的信号脉宽，然后按所测电流频率fi＝1/PA3信号脉宽的关系，来计算等值的超声波频率，并送出该频率数据。4.根据权利要求1所述的超声波生物处理的超声波频率检测方法，其特征是：输出变压器由变压器原边绕组W1、输出变压器原边绕组始端接线端子TP0、输出变压器原边绕组终端接线端子TP、变压器副边绕组W2、功率匹配输出始端接线端子TO0、功率匹配输出第一路接线端子TO1、功率匹配输出第二路接线端子TO2、…、功率匹配输出第十路接线端子TO10、电压检测线圈Wv、电压信号接线端子Tv、电压信号始端接线端子Tv0、磁芯MC、原边绕组骨架Fr1、副边绕组骨架Fr2构成；磁芯MC采用MXO-2000型号E形结构；...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈百达，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32