超声换能器谐振频率的检测方法、装置及超声波换能器制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种超声换能器谐振频率的检测方法、装置及超声波换能器，其中，所述超声换能器谐振频率的检测方法包括：在扫频过程中，检测超声换能器中激励信号输出回路的电流值变化状态；根据所述电流值变化状态确定所述超声换能器工作至反谐振点时的第一频率值；根据所述超声换能器的预设频宽和所述第一频率值计算得到第二频率值，将所述第二频率值作为所述超声换能器的工作频率。相比于现有技术，本方法所检测出的工作频率为超声换能器的谐振频率的准确性更高。此外，与所述述检测方法对应检测装置和超声波换能器具有同样的功能和效果。

Ultrasonic transducer resonant frequency detection method, device and ultrasonic transducer

The invention provides a method for detecting the resonance frequency of an ultrasonic transducer, a device and an ultrasonic transducer, wherein the method for detecting the resonance frequency of the ultrasonic transducer includes detecting the current value variation state of the excitation signal output circuit in the ultrasonic transducer in the frequency sweeping process, and determining the current value variation state according to the current value variation state. The first frequency value when the ultrasonic transducer operates to the antiresonance point is calculated, and the second frequency value is calculated according to the preset frequency width and the first frequency value of the ultrasonic transducer, and the second frequency value is used as the working frequency of the ultrasonic transducer. Compared with the existing technology, the method detects the resonant frequency of the ultrasonic transducer with higher accuracy. In addition, the detection device corresponding to the detection method and the ultrasonic transducer have the same function and effect.

【技术实现步骤摘要】
超声换能器谐振频率的检测方法、装置及超声波换能器
本专利技术涉及超声换能器
，尤其涉及一种超声换能器谐振频率的检测方法、装置及超声波换能器。
技术介绍
超声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)的设备，包括但不局限于应用在超声骨刀等的医用器械上。在超声波换能器工作时，一般通过扫频来找到其最佳的工作频率(即谐振频率)。现有技术中，确定谐振频率的方法具体可以有以下两种方式：相位检测扫描法，在某一范围内进行输出回路的频率扫描，当输出回路中的电流和电压的相位相同，记录该时刻输出频率，作为系统的谐振频率(工作频率)。由于相位检测扫描法需要基于硬件上的阻抗匹配进行，阻抗匹配的好坏直接影响扫频的效果，所以该方法的鲁棒特性不强。回路电流检测扫描法，在某一范围内进行输出回路频率扫描，在扫频过程中对输出回路中的电流进行监控，记录输出回路电流为最大值时刻系统的输出频率，作为系统的谐振频率(工作频率)。其原理在于：在频率扫描范围内，从低频率点开始扫频，输出回路中的电流有缓慢上升的趋势，当超声换能器处于谐振状态时，输出回路中的电流达到最大值，根据超声换能器的频率-电流关系可知，电流最大值处所对应的频率值即为超声换能器的谐振频率。但在实际中，谐振频率点附近频点所采集的输出回路中的电流与谐振频率点处采集的输出回路中的电流差别较小，特别是在有外界干扰的情况下，将导致扫频所确定的工作频率与实际的谐振频率之间存在较大的误差。鉴于现有技术的存在上述对超声波换能器设定的工作频率与实际谐振频率之间可能存在较大误差的缺陷，如何快速而准确地确定超声换能器的工作频率，是目前本领域技术人员所要解决的技术问题。
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超声换能器谐振频率的检测方法、装置及超声波换能器，用于解决如何快速而准确地确定超声换能器的工作频率的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供以下技术方案：根据本专利技术的第一方面一种超声换能器谐振频率的检测方法，包括：在扫频过程中，检测超声换能器中激励信号输出回路的电流值变化状态；根据所述电流值变化状态确定所述超声换能器工作至反谐振点时的第一频率值；根据所述超声换能器的预设频宽和所述第一频率值计算得到第二频率值，将所述第二频率值作为所述超声换能器的工作频率。根据本专利技术的第二方面一种换能器谐振频率的检测装置，包括：扫频模块，用于在扫频过程中，检测超声换能器中激励信号输出回路的电流值变化状态；第一频率检测模块，用于根据所述电流值变化状态确定所述超声换能器工作至反谐振点时的第一频率值；第二频率检测模块，用于根据所述超声换能器的预设频宽和所述第一频率值计算得到第二频率值，将所述第二频率值作为所述超声换能器的工作频率。根据本专利技术的第三方面一种超声波换能器，包括上述第二方面中的检测装置。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过输出回路的电流变化状态来间接检超声换能器在反谐振点的频率值，再根据该频率值来确定超声换能器的工作频率，相比于现有技术中根据输出回路的电流变化状态直接确定超声换能器的工作频率的方法，反谐振点的频率值更加容易确定且误差范围小，进而使得最后确定的超声换能器的工作频率与实际的谐振频率之间的误差较小。附图说明图1显示为本专利技术一种超声换能器谐振频率的检测方法的流程图。图2显示为在扫频过程中超声换能器的频率电流关系的函数图。图3为根据本专利技术一种超声换能器谐振频率的检测方法的一种具体实施方式流程图。图4显示为本专利技术一种超声换能器谐振频率的检测装置的原理图。元件标号说明300检测装置310扫频模块320第一频率检测模块330第二频率检测模块S11-S13步骤S21-S213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。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本专利技术实施例中的超声换能器，是一种可将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)的设备，包括但不局限于应用在超声骨刀等的医用器械上。实施例1根据本专利技术的第一方面，本实施例给出了一种超声换能器谐振频率的检测方法，见图1，所述检测方法包括具体以下步骤：S11，在扫频过程中，检测超声换能器中激励信号输出回路的电流值变化状态。在本步骤中，激励信号输出回路(下文也简称：回路或输出回路)是指将激励信号传送给超声换能器中电储能元件以引起电场或磁场变化而产生振动的激励电源输出系统。其中，如果超声换能器工作频率为谐振频率，整个超声系统的工作性能最佳，因此如何准确找到超声换能器的谐振频率是关键。此外，见图2，在扫频过程中，从低频率点开始扫频，回路中的电流有缓慢上升的趋势。当超声换能器处于谐振状态时，回路中的电流达到最大值，但在谐振点附近频点所采集的回路电流与谐振点处采集的回路电流差别较小，即电流曲线在该频率点处斜率较低。相反，在反谐振点附近处，电流值变化很大，即电流曲线在该频率范围内斜率较高，有利于最大值(反谐振点处的电流)的采集与筛选，从而准确的得到反谐振点的频率。其中，扫频即按照一定频率规律来输出激励信号。具体的，在扫频过程中，可以采用频率递增的方式产生所述激励信号，或者也可以采用频率递减的方式产生所述激励信号。一般地，如果采用频率递增的方式产生所述激励信号，那么产生的所述激励信号的初始频率低于预设频率值；同理，如果采用频率递减的方式产生所述激励信号，那么产生的所述激励信号的初始频率高于预设频率值。因为，用户在拿到超声换能器时，是无法确定其谐振频率的，我们必须通过扫频来找到谐振频率，因此超声换能器的真实谐振频率应当在扫频的范围内。需要指出的是，由于超声换能器在激励信号输出频率由低至高逐渐递增过程中，工作频率会先后达到谐振频率处和反谐振频率处，而超声换能器工作在反谐振频率处时的发热量是最大的，也即是说，此时超声换能器的工作情况是最不理想的，因此，采用激励信号输出频率由低至高逐渐递增的方式可较好地保护超声换能器。其中，预设频率值一般在设备出厂前由技术人员给出的一个参考值，一般预设频率值与超声换能器实际的谐振频率相近，因此在未获知超声换能器的谐振频率前，可以利用该预设频率值作为参考来进行扫频。S12，根据所述电流值变化状态确定所述超声换能器工作在反谐振点时的第一频率值。在本步骤中，并不直接根据输出回路中电流值变化状态来检测超声换能器在谐振点处的频率值，而是直接检测超声换能器工作在反谐振点处的频率值。因为在反谐振点附近处，电流值变化很大，即电流曲线在该频率范围内斜率较高，从而可以准确地采集与筛选得到反谐振点的频率(即第一频率值)。其中，根据步骤S11中扫频方式的不同，第一频率值的确定方法也将不同。具体的，若采用频率递增的方式产生所述激励信号，则所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声换能器谐振频率的检测方法，其特征在于，包括：在扫频过程中，检测超声换能器中激励信号输出回路的电流值变化状态；根据所述电流值变化状态确定所述超声换能器工作至反谐振点时的第一频率值；根据所述超声换能器的预设频宽和所述第一频率值计算得到第二频率值，将所述第二频率值作为所述超声换能器的工作频率。

【技术特征摘要】
1.一种超声换能器谐振频率的检测方法，其特征在于，包括：在扫频过程中，检测超声换能器中激励信号输出回路的电流值变化状态；根据所述电流值变化状态确定所述超声换能器工作至反谐振点时的第一频率值；根据所述超声换能器的预设频宽和所述第一频率值计算得到第二频率值，将所述第二频率值作为所述超声换能器的工作频率。2.根据权利要求1所述的超声换能器谐振频率的检测方法，其特征在于：在扫频过程中，采用频率递增的方式产生所述激励信号，且产生的所述激励信号的初始频率低于预设频率值；或者，在扫频过程中，采用频率递减的方式产生所述激励信号，且产生的所述激励信号的初始频率高于预设频率值。3.根据权利要求2所述的超声换能器谐振频率的检测方法，其特征在于：若采用频率递增的方式产生所述激励信号，则所述根据所述电流值变化状态确定所述超声换能器工作至反谐振点时的第一频率值包括：检测电流值变化趋势，在电流值变化趋势由上升降趋势变为下降趋势之后，记录在所述电流值变化趋势由下降趋势变为上升降趋势时刻的频率值，作为所述第一频率值。4.根据权利要求2所述的超声换能器谐振频率的检测方法，其特征在于：若采用频率递减的方式产生所述激励信号，则所述根据所述电流值变化状态确定所述超声换能器工作至反谐振点时的第一频率值包括：检测电流值变化趋势，在电流值变化趋势为下降趋势之后，记录在所述电流值变化趋势由下降趋势变为上升降趋势时刻的频率值，作为所述第一频率值。5.根据权利要求1-4任一所述的超声换能器谐振频率的检测方法，其特征在于：所述根据所述超声换能器的预设频宽和所述第一频率值计算得到第二频率值具体包括：计算所述第一频率值与所述预设频宽之差的绝对值，作为所述第二频率值。6.一种超声换能器谐振频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭毅军，付健，陈建，赵正，温兴东，陈勤，秦勇，
申请(专利权)人：重庆西山科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50