一种实现超声波变频发射的系统与方法技术方案

本发明专利技术提出了一种实现超声波变频发射的系统与方法，属于超声波应用领域。系统包括控制器、超声波发生器、超声波换能器，依据超声波换能器的谐振频率点，进行频率区间划分，在控制器中将每个超声波换能器与其谐振频率所属区间建立一一对应关系，当系统工作时，由控制器判断需发射的超声波频率从属于哪个频率区间，则控制超声波发生器驱动该频率区间对应的超声波换能器工作，从而实现不同的超声波发生规律，可使不同频率的超声波换能器按照不同的规律单独或混合进行发射，或者随机发射。利用该方法产生的超声波具有多种频率与多种规律，可以应用在超声波清洗、超声波驱鸟等需要实现超声波变频发射的场合。

【技术实现步骤摘要】
一种实现超声波变频发射的系统与方法
本专利技术涉及一种实现超声波变频发射的系统与方法，具体的说是涉及一种可产生多频率多种规律的超声波的发射系统与方法。属于超声波发射领域。技术背景随着超声波技术在人们日常生活与生产中的广泛使用，对超声波产生的要求越来越高，许多场合需要用到变频超声波发射，但由于超声波换能器的谐振频率固定，很难实现一套系统中实现大功率变频超声波发射。在很多场合单一频率的超声波已经不能满足需要，例如在超声波清洗中采用传统的单一频率超声波会造成清洗不均匀清洗效果差；在超声波驱鸟中单一频率的超声波会使鸟类很快产生适应能力，从而失去驱鸟效果。若采用变频超声波能够使上述问题得到很好的解决。中国专利“基于数字脉冲驱动的变频超声波系统”（申请号：201310254782.7）提出超声波换能器为多组超声波换能单元组成的换能模组，但是没有给出多种频率及混频发射的控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可实现多种频率多种规律的变频超声波发射系统与方法，满足日常生产中各种对变频超声波有所需求的场合，产生超声波频率可变，发生规律可控，能够满足不同场合的应用需要，使用方便。本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术的一种实现超声波变频反射的系统与方法，包括控制器、超声波发生器、超声波换能器；系统中超声波换能器的数量为N（N>1）个，每个换能器的谐振频率均不相同，从低到高依次为f1、f2、…、fN；在f1、f2、…、fN个谐振频率所在的频率区间中，选取N+1个分界点频率值，记为S0、S1、…、SN，利用所述分界点频率将超声波频率范围划分成N个频率区间，且满足f1∈[S0,S1]、f2∈[S1,S2]、…、fN∈[SN-1,SN]；在控制器中将每个超声波换能器与其谐振频率所属区间建立一一对应关系，当系统工作时，由控制器判断需发射的超声波频率从属于哪个频率区间，并控制超声波发生器驱动该频率区间对应的超声波换能器工作。所述的一种实现超声波变频发射的系统与方法，该系统可由一个超声波发生器驱动N个超声波换能器，同一时刻只有一个超声波换能器工作，产生一种频率的超声波；或者每个超声波换能器由独立的超声波发生器驱动，采用这种方式可实现同一时刻多个超声波换能器可同时工作，发射由多种频率组成的混频超声波，使发出超声波频率更加的复杂多变。所述的一种实现超声波变频发射的系统与方法，需发射的超声波频率可采用设定规律或随机方式生成，将所需特定规律的超声波发射规律预先通过程序写入控制器中，控制器根据预先设定规律控制每个超声波换能器每次持续工作时间。所述的一种实现超声波变频发射的系统与方法，每个超声波换能器在驱动时可采用调幅方式，通过驱动信号频率不变只改变幅值大小来调整所发超声波的声强，并可以与其他超声波换能器相互配合工作，产生多种频率、声强相结合的超声波。附图说明图1是一种实现超声波变频发射的系统与方法的系统结构图。图2是一种实现超声波变频发射的系统与方法的频率区间划分图。图3是一种实现超声波变频发射的系统与方法的驱动载波示意图。图中：1-控制器，2-超声波发生器，3-超声波换能器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：如图1所示，本专利技术的一种实现超声波变频发射的系统与方法，由控制器（1）、超声波发生器（2）、超声波换能器（3）组成，控制器（1）控制超声波发生器（2）产生不同频率的超声波驱动信号，驱动超声波换能器（3）工作；超声波换能器（3）的数量为N（N>1）个，每个超声波换能器（3）的谐振频率均不相同，每种超声波换能器（3）只能发出其特定谐振频率的超声波。系统有两种实现方式，一种是由一个超声波发生器（2）驱动N个超声波换能器（3），根据驱动超声波换能器（3）谐振频率的不同，超声波发生器（2）能够产生不同谐振频率的驱动信号，此种方式同一时刻只有一个超声波换能器工作，只能产生一种频率的超声波；另一种是每个超声波换能器（3）由独立的超声波发生器（2）驱动，同一时刻多个超声波换能器可同时工作，这种方法发射混频超声波。这两种方式超声波发生器（2）产生何种频率的超声波信号以及驱动何种谐振频率的超声波换能器（3）都是由控制器（1）进行控制的。如图2所示，系统中N个超声波换能器（3）的谐振频率从低到高分别为f1、f2、…、fN，在谐振频率所组成的连续的频率区间上取N+1个分界点频率值，记为S0、S1、…、SN，利用所述分界点频率将超声波频率范围划分成N个频率区间，且满足f1∈[S0,S1]、f2∈[S1,S2]、…、fN∈[SN-1,SN]；在控制器（1）中将每个超声波换能器（3）与其谐振频率所属区间建立一一对应关系，当系统工作时，由控制器（1）判断需发射的超声波频率f从属于哪个频率区间，则控制超声波发生器（2）驱动该频率区间对应的超声波换能器（3）工作。系统发射的超声波规律可采用预先编制好的音频文件，工作时由控制器（1）进行实时解析和控制。预先编制好的音频文件可以是可听见的音乐或歌曲旋律，按照设定的规律映射到上述超声波区间上，驱动与该区间对应的超声波换能器（3）发出超声波。该音频文件也可以是鸟叫声通过算法映射到超声波频率区间。如图3所示，每个超声波换能器可采用调幅方式驱动，即载波方式，载波信号的频率决定了超声波换能器发声频率，通过调节载波的幅值，可相应的改变超声波电源（2）的输出，从而改变超声波换能器（2）的发声声强。也可在其频点上叠加形成一个较低频率的声波，从而拓宽音律范围。以上所述仅为本专利技术的较佳实施实例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现超声波变频发射的系统与方法，系统包括控制器、超声波发生器、超声波换能器，其特征在于，系统中超声波换能器的数量为N（N>1）个，每个换能器的谐振频率均不相同，从低到高依次为f1、f2、…、fN；    选取N+1个分界点频率值，记为S0、S1、…、SN，利用所述分界点频率将超声波频率范围划分成N个频率区间，且满足f1∈[S0,S1]、f2∈[S1,S2]、…、fN∈[SN‑1,SN]；    在控制器中将每个超声波换能器与其谐振频率所属区间建立一一对应关系，当系统工作时，由控制器判断需发射的超声波频率从属于哪个频率区间，则控制超声波发生器驱动该频率区间对应的超声波换能器工作。

【技术特征摘要】
1.一种实现超声波变频发射系统，系统包括控制器、超声波发生器、超声波换能器，其特征在于，所述超声波换能器的数量为N（N>1）个，每个换能器的谐振频率均不相同，从低到高依次为f1、f2、…、fN。2.一种实现超声波变频发射的方法，是在权利要求1所述一种实现超声波变频发射系统上实现的，包括选取N+1个分界点频率值，记为S0、S1、…、SN，利用所述分界点频率将超声波频率范围划分成N个频率区间，且满足f1∈[S0,S1]、f2∈[S1,S2]、…、fN∈[SN-1,SN]；所述控制器中将每个所述超声波换能器与其所述谐振频率所属区间建立一一对应关系，当所述超声波变频发射系统工作时，由所述控制器判断需发射的所述超声波频率从属于哪个频率区间，则所述控制超声波发生器驱动所述超声波频率区间对应的所述超声波换能器工作。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：周封，王晨光，刘健，王丙全，郝婷，崔博闻，刘小可，宋跃庆，胡海涛，谢恩哲，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，周封，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23