一种超声刀谐振频率跟踪自动复位方法及其设备技术

本发明专利技术公开了一种超声刀谐振频率跟踪自动复位方法及其设备，具体步骤为：通过扫频获取超声刀振动系统的起始谐振频率；实时监控超声刀振动系统的工作谐振频率；若超声刀振动系统的工作谐振频率超出超声刀驱动系统跟随频率的最大值，提示操作者超声刀的刀头阻尼过大，重新赋予超声刀驱动系统起始谐振频率或超声刀振动系统起始谐振频率的附近频率；减小刀头阻尼，使工作谐振频率重新回到超声刀驱动系统的频宽范围内；调整超声刀振动系统的电压和电流，使得超声刀驱动系统的跟随频率与超声刀振动系统的工作谐振频率重新保持一致。并公开了一种超声刀设备，主要用于防止超声刀设备的谐振频率过大造成超声刀设备反复停止工作，保证超声刀的工作效率。

An automatic reset method and equipment of ultrasonic knife resonance frequency tracking

The invention discloses an automatic reset method and equipment for ultrasonic knife resonance frequency tracking, the specific steps are: obtaining the initial resonance frequency of the ultrasonic knife vibration system through frequency scanning; monitoring the working resonance frequency of the ultrasonic knife vibration system in real time; if the working resonance frequency of the ultrasonic knife vibration system exceeds the maximum value of the following frequency of the ultrasonic knife drive system, prompting the operator of the ultrasonic knife If the head damping is too large, the initial resonance frequency of the ultrasonic knife drive system or the frequency near the initial resonance frequency of the ultrasonic knife vibration system shall be given again; if the head damping is reduced, the working resonance frequency shall be returned to the frequency range of the ultrasonic knife drive system; the voltage and current of the ultrasonic knife vibration system shall be adjusted to make the following frequency of the ultrasonic knife drive system and the operation of the ultrasonic knife vibration system Make resonance frequency to keep consistent again. The utility model discloses an ultrasonic knife device, which is mainly used for preventing the ultrasonic knife device from repeatedly stopping work due to the excessive resonance frequency of the ultrasonic knife device, and ensuring the working efficiency of the ultrasonic knife.

【技术实现步骤摘要】
一种超声刀谐振频率跟踪自动复位方法及其设备
本专利技术涉及一种频率跟踪自动复位方法及其设备，具体涉及一种超声刀谐振频率跟踪自动复位方法及其设备。
技术介绍
使用超声刀设备时，使用者施加的力度都不一样，且存在较大的不一致性且不可控。当使用者对超声刀的钳口施加的垂直压力或对骨性刀头施加的纵向压力过大，导致刀头振动阻尼过大，当超出超声刀带载能力时，输出效果变差。传统带有频率跟踪的超声刀在使用过程中，如果刀头振动阻尼过大，容易导致谐振频率迅速上升，一旦谐振频率超出超声振动系统能够跟踪的频宽范围后，机器会报警并停止工作，需要重新进行扫频和锁定频率，这一过程如果反复，就会造成切入困难，或者切入效率低下。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的旨在提供一种超声刀谐振频率跟踪自动复位方法及其设备，避免由于操作者的瞬时或持续对钳口施加的垂直压力或对骨性刀头施加的纵向压力过大，从而使刀头振动阻尼过大，造成频率超过跟踪范围，导致停机的问题，解决了传统超声刀工作时频率丢失，反复停止工作的缺点。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种超声刀谐振频率跟踪自动复位方法，具体步骤为：获取超声刀振动系统的起始谐振频率；实时监控超声刀振动系统的工作谐振频率，并判断超声刀振动系统的工作谐振频率与超声刀驱动系统的跟随频率是否一致；若超声刀振动系统的工作谐振频率超出超声刀驱动系统跟随频率的最大值，提示操作者超声刀的刀头阻尼过大，重新赋予超声刀驱动系统超声刀振动系统的起始谐振频率；减小刀头阻尼，超声刀振动系统的工作谐振频率回到超声刀驱动系统的频宽范围；调整超声刀振动系统的电流和电压的相位，使得超声刀驱动系统的跟随频率与超声刀振动系统的工作谐振频率重新保持一致。进一步地，所述实时监控超声刀振动系统的工作谐振频率，并判断超声刀振动系统的工作谐振频率与超声刀驱动系统的跟随频率是否一致，具体为：超声刀工作时，超声刀驱动系统的跟随频率一直与超声刀振动系统的工作谐振频率保持一致，使得超声刀的工作效率达到最大。进一步地，所述重新赋予超声刀驱动系统超声刀振动系统的起始谐振频率具体为：当超声刀振动系统的工作谐振频率超出超声刀驱动系统跟随频率的最大值时，重新赋予超声刀驱动系统超声刀振动系统的起始谐振频率，即超声刀驱动系统按照超声刀振动系统的起始谐振频率或超声刀振动系统起始谐振频率的附近频率输出。一种超声刀设备，使用上述频率自动复位方法，包括微控制器、数字信号处理器、触摸屏和无源电压型逆变电路，所述微控制器分别与所述数字信号处理器和所述触摸屏实现串口通讯，所述数字信号处理器通过逆变电路与超声刀振动系统连接，所述超声刀振动系统与超声刀电流传感器、超声刀电压传感器和电流电压相位差传感器连接，用于监控超声刀振动系统的电流、电源及其相位差。进一步地，所述逆变电路为无源电压型逆变电路。进一步地，所述微控制器为STM32型单片机。进一步地，所述数字信号处理器为DSP处理器。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术能够避免由于操作者的瞬时或持续对超声刀的刀头施加垂直压力或纵向压力过大，从而使超声刀的刀头振动阻尼过大，造成工作谐振频率超过设定的最大频率，导致停机的问题；本专利技术能够从开始工作时扫频获得的最佳谐振频率或最佳附近的谐振频率，赋予超声刀振动系统继续工作，而无需重新扫频锁定。2.本专利技术解决了传统超声刀工作时频率丢失，导致反复停止工作的缺点。3.本专利技术解决了刀头振动阻尼过大，超声刀振动系统的工作谐振频率超出超声刀驱动系统的频宽范围，当减小刀头振动阻尼后，超声刀振动系统回到超声刀驱动系统的频宽范围后，而超声刀驱动系统无法跟随回到频宽范围的缺点。4.本专利技术能够避免工作谐振频率超出频宽范围时，部分设备采用不停止工作继续输出能量，引起驱动模块和换能器严重发热，且输出效果变差，甚至损害驱动模块、功放模块和换能器的情况出现。5.本专利技术能够保证超声刀在设定的最佳频宽范围内，连续高效工作，最大限度避免机器超范围工作，而损坏换能器、驱动模块和超声刀杆。附图说明图1为本专利技术的超声刀设备的结构框图；图2为本专利技术的方法流程图.。图标记：1.触摸屏；2.微控制器；3.数字信号处理器；4.逆变电路；5.超声刀振动系统；6.超声刀电流传感器；7.超声刀电压传感器；8.电路电压相位差传感器。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述：实施例一如图2所示，一种超声刀谐振频率跟踪自动复位方法及，具体步骤为：S1：扫频获取超声刀振动系统的起始谐振频率；S2：实时监控超声刀振动系统的工作谐振频率，并判断超声刀振动系统的工作谐振频率与超声刀驱动系统的跟随频率是否一致；超声刀工作时，超声刀驱动系统的跟随频率一直与超声刀振动系统的工作谐振频率保持一致，使得超声刀的工作效率达到最大；S3：若超声刀振动系统的工作谐振频率超出超声刀驱动系统跟随频率的最大值，提示操作者超声刀的刀头阻尼过大，重新赋予超声刀驱动系统超声刀振动系统的起始谐振频率；S4：超声刀刀头阻尼减小或超声刀刀头阻尼为零，超声刀振动系统的工作谐振频率回到超声刀驱动系统的频宽范围；S5：调整超声刀振动系统的电流和电压的相位，使得超声刀驱动系统的跟随频率，当检测到超声刀振动系统的工作谐振频率位于超声刀驱动系统的频宽范围内时与超声刀振动系统的工作谐振频率重新保持一致。所述重新赋予超声刀驱动系统超声刀振动系统的起始谐振频率具体为：当超声刀振动系统的工作谐振频率回到超声刀驱动系统的频宽范围时，超声刀驱动系统按照超声刀振动系统的起始谐振频率或超声刀振动系统起始谐振频率的附近频率输出。超声刀驱动系统的频宽范围是指超声刀驱动系统的跟随频率受到超声刀驱动系统内部振荡电路的局限性，超声刀驱动系统的跟随频率无法无限往上提升或无限下降，使得超声刀驱动系统的频率具有一个最大值和一个最小值，在超声刀驱动系统的最大频率和最小频率之间，称为超声刀驱动系统的频宽。实施例二超声刀包括超声刀驱动系统和超声刀振动系统，超声刀振动系统由换能器、变幅杆和刀头组成，换能器和变幅杆统称为超声刀振子，超声刀振子由预紧螺钉固定，换能器将电源的电能转换为振动的机械能，变幅杆通过将超声能量聚集到较小面积上来放大机械振动的位移或速度，刀头辐射声能；钳口或者刀头的形状是根据手术方法和手术需求制定。超声刀在工作时，超声刀振动系统5有一个属性是工作谐振频率，但该属性不是一个固定值，当温度发生变化，或者刀杆发生形变时，超声刀振动系统5的工作谐振频率都将发生变化；当对超声刀的刀头施加压力时，超声刀振动系统5的工作谐振频率上升，超声刀驱动系统将跟随超声刀振动系统5的工作谐振频率自动提升跟随频率，使得超声刀驱动系统的跟随频率与超声刀振动系统5的工作谐振频率一致；但超声刀驱动系统的跟随频率受到超声刀驱动系统内部振荡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声刀谐振频率跟踪自动复位方法，其特征在于，具体步骤为：/n获取超声刀振动系统的起始谐振频率；/n实时监控超声刀振动系统的工作谐振频率，并判断超声刀振动系统的工作谐振频率与超声刀驱动系统的跟随频率是否一致；/n若超声刀振动系统的工作谐振频率超出超声刀驱动系统跟随频率的最大值，提示操作者超声刀的刀头阻尼过大，重新赋予超声刀驱动系统超声刀振动系统的起始谐振频率；/n减小刀头阻尼，使超声刀振动系统的工作谐振频率回到超声刀驱动系统的频宽范围；/n调整超声刀振动系统的电流和电压的相位，使得超声刀驱动系统的跟随频率与超声刀振动系统的工作谐振频率重新保持一致。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声刀谐振频率跟踪自动复位方法，其特征在于，具体步骤为：
获取超声刀振动系统的起始谐振频率；
实时监控超声刀振动系统的工作谐振频率，并判断超声刀振动系统的工作谐振频率与超声刀驱动系统的跟随频率是否一致；
若超声刀振动系统的工作谐振频率超出超声刀驱动系统跟随频率的最大值，提示操作者超声刀的刀头阻尼过大，重新赋予超声刀驱动系统超声刀振动系统的起始谐振频率；
减小刀头阻尼，使超声刀振动系统的工作谐振频率回到超声刀驱动系统的频宽范围；
调整超声刀振动系统的电流和电压的相位，使得超声刀驱动系统的跟随频率与超声刀振动系统的工作谐振频率重新保持一致。


2.如权利要求1所述的频率自动复位方法，其特征在于，所述实时监控超声刀振动系统的工作谐振频率，并判断超声刀振动系统的工作谐振频率与超声刀驱动系统的跟随频率是否一致，具体为：超声刀工作时，超声刀驱动系统的跟随频率一直与超声刀振动系统的工作谐振频率保持一致，使得超声刀的工作效率达到最大。


3.如权利要求1所述的频率自动复位方法，其特征在于，所述重新赋予超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡善云，丘永洪，梁泳强，
申请(专利权)人：珠海维尔康生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44