查找换能器谐振频率点的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种查找换能器谐振频率点的方法及系统，所述方法包括：S1，获取换能器的最小工作频率和最大工作频率；S2，设置一个谐振频率点预设值，以最大工作频率和谐振频率点预设值形成上跳区间，以谐振频率点预设值和最小工作频率形成下跳区间；S3，若换能器电流相位超前电压相位，跳转到上跳区间，否则跳转到下跳区间；S4，以当前上跳区间或当前下跳区间的两个端点值与对应的中间点频率形成新的上跳区间和新的下跳区间；S5，若当前电流相位超前电压相位，则跳转到新的上跳区间，否则跳转到新的下跳区间；重复步骤S4和步骤S5，获取电流相位和电压相位相同时换能器的频率即为谐振频率点。本发明专利技术通过跳频查找极大减少了查找次数。

Method and system for finding the resonant frequency point of transducer

The present invention provides a method and a system for finding the resonant frequency point of a transducer. The method includes: S1, obtaining the minimum working frequency and maximum working frequency of the transducer; S2, setting a presupposition value of a resonant frequency point, forming a jump interval at the maximum working frequency and the presupposition of the vibration frequency point, and presupposition at the resonant frequency point. And the minimum operating frequency forms a down jump interval; S3, if the transducer current is in phase forward voltage phase, jump to the up jump interval, or jump to the down jump interval; S4, a new jump interval and a new jump interval are formed with the two endpoint values of the current jump interval or the current down jump interval with the corresponding intermediate point frequencies; S5 The front current phase forward voltage and phase jump to the new jump interval or jump to the new down jump interval. Repeat step S4 and step S5, the frequency of the transducer is the resonant frequency point when the current phase and the voltage phase are the same. The invention greatly reduces the number of lookup by frequency hopping.

【技术实现步骤摘要】
查找换能器谐振频率点的方法及系统本申请为以2013年5月9日提交中国专利局、申请号为201310169366.7、专利技术名称为“查找换能器谐振频率点的方法及系统”的中国专利申请为基础提出的分案申请。
本专利技术涉及换能器
，特别是涉及一种查找换能器谐振频率点的方法及系统。
技术介绍
典型的超声波换能器具有很高的品质因数，具有陡峭的谐振曲线，只有工作在其谐振频率点才具有大的机械振幅和高的电机转换效率。因此，超声波换能器的驱动电路应以其谐振频率信号进行激励。设备谐振起来后，工作频率在一定范围内来回变大变小，由于频率变化范围由线路事先决定好的，这样一来，工作频率在大多数时间段内都是偏离真正的谐振点，不在谐振点工作时，往往造成功耗浪费，效率降低。为了获得超声波换能器的谐振频率，超声波能量驱动系统需要查找到换能器的谐振频率点，然后以此频率的信号驱动换能器使换能器工作在谐振状态。目前现有的查找换能器谐振频率点的方式为扫频的方式，即线性递加递减频率输出能量信号查找谐振频率，缺点是查找速度慢，效率不高。例如从50KHz扫频到60KHz，为了保证查找结果的准确性，可能需要10000次的判断时间，效率不高。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种查找换能器谐振频率点的方法及系统，用于解决现有技术中查找换能器谐振频率点速度慢、效率低的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术在一方面提供一种查找换能器谐振频率点的方法，包括：S1，获取换能器允许的最小工作频率和最大工作频率；S2，设置一个谐振频率点预设值，并以最大工作频率和谐振频率点预设值形成上跳区间，以谐振频率点预设值和最小工作频率形成下跳区间；S3，获取换能器工作在谐振频率点预设值时的电流相位和电压相位，并判断该电流相位和该电压相位的超前滞后关系，若电流相位超前电压相位，则跳转到上跳区间，若电流相位滞后电压相位，则跳转到下跳区间；S4，获取当前上跳区间或当前下跳区间的中间点频率，并以当前上跳区间或当前下跳区间的两个端点值与对应的中间点频率形成新的上跳区间和新的下跳区间；S5，使换能器以所述中间点频率运行，获取换能器工作在当前上跳区间或当前下跳区间的中间点频率时的电流相位和电压相位，并判断该电流相位和该电压相位的超前滞后关系，若电流相位超前电压相位，则跳转到上跳区间，若电流相位滞后电压相位时，则跳转到下跳区间；S6，重复步骤S4和步骤S5，直到换能器的电流相位和电压相位相同，获取电流相位和电压相位相同时换能器的频率即为谐振频率点。优选地，在步骤S1中，所述谐振频率点预设值为最小工作频率和最大工作频率的中间值。优选地，在步骤S4中，新的上跳区间由中间点频率与两个端点值中的较大值形成；新的下跳区间由中间点频率与两个端点值中的较小值形成。本专利技术在另外一方面提供一种查找换能器谐振频率点的系统，包括：初始化单元，获取换能器允许的最小工作频率和最大工作频率，设置一个谐振频率点预设值，同时以最大工作频率和谐振频率点预设值形成上跳区间，以谐振频率点预设值和最小工作频率形成下跳区间，并获取换能器工作在谐振频率点预设值时的电流相位和电压相位；相位判断单元，与所述初始化单元相连，判断电流相位和电压相位的超前滞后关系：若电流相位超前电压相位，则输出第一判断结果；若电流相位滞后电压相位，则输出第二判断结果；若电流相位等于电压相位，则输出第三判断结果；区间跳转控制单元，与所述相位判断单元相连，若接收到所述相位判断单元输出的第一判断结果，则跳转到上跳区间，若接收到所述相位判断单元输出的第二判断结果，则跳转到下跳区间；跳转区间生成单元，与所述区间跳转控制单元相连，获取当前上跳区间或当前下跳区间的中间点频率，并以当前上跳区间或当前下跳区间的两个端点值与对应的中间点频率形成新的上跳区间和新的下跳区间；频率输出控制单元，与所述跳转区间生成单元及所述换能器相连，用于将当前上跳区间或下跳区间的中间点频率输入到换能器中使换能器以该中间点频率运行；相位采集单元，与所述相位判断单元及换能器相连，获取换能器工作在当前上跳区间或当前下跳区间的中间点频率时的电流相位和电压相位；谐振频率点获取单元，与所述相位判断单元相连，若接收到所述相位判断单元输出的第三判断结果，则获取电流相位和电压相位相同时换能器的频率即为谐振频率点。优选地，还包括用于向初始化单元输入最小工作频率、最大工作频率以及谐振频率点预设值的输入单元。优选地，还包括用于显示所述谐振频率点获取单元获取的谐振频率点的显示单元。优选地，所述初始化单元包括：获取换能器允许的最小工作频率和最大工作频率的频率获取子单元；设置一个谐振频率点预设值的谐振频率点预设子单元；与所述频率获取子单元、所述谐振频率点预设子单元相连、以最大工作频率和谐振频率点预设值形成上跳区间、以谐振频率点预设值和最小工作频率形成下跳区间的初始跳转区间生成子单元；用于将谐振频率点预设值输入到换能器中使换能器以该谐振频率点预设值运行的预设频率输出子单元；获取换能器工作在谐振频率点预设值时的电流相位和电压相位的初始相位采集子单元。优选地，所述谐振频率点预设值为最小工作频率和最大工作频率的中间值。优选地，在所述跳转区间生成单元中，新的上跳区间由中间点频率与两个端点值中的较大值形成；新的下跳区间由中间点频率与两个端点值中的较小值形成。如上所述，本专利技术的一种查找换能器谐振频率点的方法及系统，具有以下有益效果：1、本专利技术通过调频查找的方法，极大减少了查找次数，最多可由原来的10000次降低到14次，查找效率提高99.9％，极大减少检测换能器谐振频率点的等待时间。2、本专利技术在大大缩减查找时间的同时，也可以减少换能器工作时间和温升，提高谐振点查找精度。3、本专利技术可以有效减少换能器做无用功的次数，提高换能器使用率和寿命，同时也减低了使用成本。4、本专利技术中，由于查找时间非常短，可以增加实时监测换能器工作状态的功能。附图说明图1显示为本专利技术的一种查找换能器谐振频率点的方法的流程示意图；图2显示为本专利技术的一种查找换能器谐振频率点的系统的结构示意图；图3显示为本专利技术的一种查找换能器谐振频率点的系统的一种优选的结构示意图；图4显示为本专利技术的一种查找换能器谐振频率点的系统中初始化单元的结构示意图。附图标记：1查找换能器谐振频率点的系统11初始化单元111频率获取子单元112谐振频率点预设子单元113初始跳转区间生成子单元114预设频率输出子单元115初始相位采集子单元12相位判断单元13区间跳转控制单元14谐振频率点获取单元15跳转区间生成单元16相位采集单元17频率输出控制单元18输入单元19显示单元S1～S6步骤具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。目前现有的查找换能器谐振频率点的方式为扫频的方式，即线性递加递减频率输出能量信号查找谐振频率点，缺点是查找速度慢，效率不高。例如从50KHz扫频到60KHz，为了保证查找结果的准确性，可能需要10000次的判断时间，效率不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种查找换能器谐振频率点的方法，其特征在于，包括：S1，获取换能器允许的最小工作频率和最大工作频率；S2，设置一个谐振频率点预设值，并以最大工作频率和谐振频率点预设值形成上跳区间，以谐振频率点预设值和最小工作频率形成下跳区间；S3，获取换能器工作在谐振频率点预设值时的电流相位和电压相位，并判断该电流相位和该电压相位的超前滞后关系，若电流相位超前电压相位，则跳转到上跳区间，若电流相位滞后电压相位，则跳转到下跳区间；S4，获取当前上跳区间或当前下跳区间的中间点频率，并以当前上跳区间或当前下跳区间的两个端点值与对应的中间点频率形成新的上跳区间和新的下跳区间；S5，使换能器以所述中间点频率运行，获取换能器工作在当前上跳区间或当前下跳区间的中间点频率时的电流相位和电压相位，并判断该电流相位和该电压相位的超前滞后关系，若电流相位超前电压相位，则跳转到上跳区间，若电流相位滞后电压相位时，则跳转到下跳区间；S6，重复步骤S4和步骤S5，直到换能器的电流相位和电压相位相同，获取电流相位和电压相位相同时换能器的频率即为谐振频率点。

【技术特征摘要】
1.一种查找换能器谐振频率点的方法，其特征在于，包括：S1，获取换能器允许的最小工作频率和最大工作频率；S2，设置一个谐振频率点预设值，并以最大工作频率和谐振频率点预设值形成上跳区间，以谐振频率点预设值和最小工作频率形成下跳区间；S3，获取换能器工作在谐振频率点预设值时的电流相位和电压相位，并判断该电流相位和该电压相位的超前滞后关系，若电流相位超前电压相位，则跳转到上跳区间，若电流相位滞后电压相位，则跳转到下跳区间；S4，获取当前上跳区间或当前下跳区间的中间点频率，并以当前上跳区间或当前下跳区间的两个端点值与对应的中间点频率形成新的上跳区间和新的下跳区间；S5，使换能器以所述中间点频率运行，获取换能器工作在当前上跳区间或当前下跳区间的中间点频率时的电流相位和电压相位，并判断该电流相位和该电压相位的超前滞后关系，若电流相位超前电压相位，则跳转到上跳区间，若电流相位滞后电压相位时，则跳转到下跳区间；S6，重复步骤S4和步骤S5，直到换能器的电流相位和电压相位相同，获取电流相位和电压相位相同时换能器的频率即为谐振频率点。2.根据权利要求1所述的查找换能器谐振频率点的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述谐振频率点预设值为最小工作频率和最大工作频率的中间值。3.根据权利要求1所述的查找换能器谐振频率点的方法，其特征在于，在步骤S4中，新的上跳区间由中间点频率与两个端点值中的较大值形成；新的下跳区间由中间点频率与两个端点值中的较小值形成。4.一种查找换能器谐振频率点的系统，其特征在于，包括：初始化单元，获取换能器允许的最小工作频率和最大工作频率，设置一个谐振频率点预设值，同时以最大工作频率和谐振频率点预设值形成上跳区间，以谐振频率点预设值和最小工作频率形成下跳区间，并获取换能器工作在谐振频率点预设值时的电流相位和电压相位；相位判断单元，与所述初始化单元相连，判断电流相位和电压相位的超前滞后关系：若电流相位超前电压相位，则输出第一判断结果；若电流相位滞后电压相位，则输出第二判断结果；若电流相位等于电压相位，则输出第三判断结果；区间跳转控制单元，与所述相位判断单元相连，若接收到所述相位判断单元输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚东，陈启章，姚银峰，方云才，汪炬，
申请(专利权)人：天津瑞奇外科器械股份有限公司，华外医疗器械上海有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12