一种超声治疗仪的阻抗匹配方法及阻抗匹配装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种超声治疗仪的阻抗匹配方法，包括：获取功率放大模块的额定负载阻抗值；获取换能模块的阻抗值；根据所述额定负载阻抗值确定阻抗匹配模块应当对所述换能模块的阻抗值变换的期望阻抗值；根据所述换能模块的阻抗值以及所述期望阻抗值确定所述阻抗匹配模块；完成对所述超声治疗仪的阻抗匹配；通过所述阻抗匹配模块的多个变压器组成的预变换单元进行初步的阻抗匹配以及通过补偿变换单元即电感电容阻抗来完成对所述超声治疗仪的阻抗匹配，克服了在大功率、大电流以及高频条件下仅用单一的阻抗匹配网络方式存在的问题即仅用变压器组成的变换单元匹配不到期望的阻抗值，而仅用电感电容阻抗匹配网络方式又存在市场无合适的电感、自制电感体积大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种超声治疗仪的阻抗匹配方法及阻抗匹配装置
本专利技术涉及超声治疗领域，特别是涉及一种超声治疗的阻抗匹配方法及阻抗匹配装置。
技术介绍
大功率超声治疗仪的换能模块即换能器的阻抗通常较低，诸如0.3Ω～4Ω，而市面上大功率高频信号发生器和高频信号功率放大器的额度负载通常为50Ω，因此，必须将大功率超声治疗仪的换能器的阻抗匹配到50Ω左右才能与大功率高频信号发生器或高频信号功率放大器所要求的额定负载阻抗值相适应，否则大功率高频信号发生器或高频信号功率放大器所输出功率达不到额定值，并且容易损坏大功率高频信号发生器和高频信号功率放大器，而通常的电感电容阻抗匹配网络中的电感难以满足大功率时对电感值、大电流下电感值的稳定性、大电流、高频和狭小空间的同时要求。
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治疗仪的阻抗匹配方法及阻抗匹配装置，用于解决现有技术中超声治疗仪的电感电容阻抗匹配网络中的电感难以满足大功率时对电感值、大电流下电感值的稳定性、大电流、高频和狭小空间的同时要求。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种超声治疗仪的阻抗匹配方法，包括：获取功率放大模块的额定负载阻抗值；获取换能模块的阻抗值；根据所述额定负载阻抗值确定阻抗匹配模块应当对所述换能模块的阻抗值变换的期望阻抗值；根据所述换能模块的阻抗值以及所述期望阻抗值确定所述阻抗匹配模块；完成对所述超声治疗仪的阻抗匹配。可选的，所述阻抗匹配模块包括预变换单元以及补偿变换单元，所述补偿变换单元的输入端与所述功率放大模块的输出模块连接，所述补偿变换单元的输出端与所述预变换单元的输入端连接，其中，所述预变换单元包括至少一个变压器，所述根据所述换能模块的阻抗值以及所述期望阻抗值确定所述阻抗匹配模块包括：根据所述换能模块的阻抗值以及所述期望阻抗值确定所述预变换单元的所述变压器个数，其中，所述变压器的个数满足以下公式：其中，n为自然数，且n取满足不等式的最大值；RL表示所述换能模块的阻抗值的实部值，Re为所述期望阻抗值。可选的，包括判断呈现在所述预变换单元的输入端的阻抗值的实部值与所述期望阻抗值的实部值是否相同；若呈现在所述预变换单元的输入端的阻抗值的实部值与所述期望阻抗值的实部值相同，则判断呈现在所述预变换单元的输入端的阻抗值的虚部值的绝对值是否满足预设条件；若呈现在所述预变换单元的输入端的虚部值的绝对值满足所述预设条件，完成所述超声治疗仪的阻抗匹配；若呈现在所述预变换单元的输入端的虚部值的绝对值不满足所述预设条件，则判断呈现在所述预变换单元的输入端的虚部值为正值还是负值；若呈现在所述预变换单元的输入端的虚部值为正值，所述补偿变换单元为一串联电容结构，所述补偿变换单元的电容值满足以下条件：c＝1/(2πfX1)；若所述呈现在所述预变换单元的输入端的虚部值是为负值，所述补偿变换单元为一串联电感结构，所述补偿变换单元的电感值满足以下条件L＝X1/(2πf)其中，X1为呈现在所述预变换单元的输入端的虚部值，f为所述换能模块的谐振频率。可选的，若呈现在所述预变换单元的输入端的阻抗值的实部值小于所述期望阻抗值的实部值，则所述补偿变换单元包括一电容元件以及一电感元件，所述电感元件的一端与所述功率放大模块的输出端连接，所述电感元件的另一端与所述预变换单元的输入端连接，所述电容元件的一端与所述功率放大模块的输出端连接，所述电容元件的另一端接地。可选的，所述电感元件的电感值满足以下公式：所述电容元件的电容值满足以下公式：其中，L1为所述补偿变换单元的电感元件的电感值；C1为所述补偿变换单元的电容元件的电容值；Re1为呈现在所述预变换单元的输入端的阻抗值的实部值；Re为所述期望阻抗值；f为所述换能模块的谐振频率，X1为呈现在所述预变换单元的输入端的虚部值。本专利技术还提供一种超声治疗仪的阻抗匹配装置，包括信号发生模块、与所述信号发生模块电性连接的功率放大模块、与所述功率放大模块电性连接的阻抗匹配模块以及与所述阻抗匹配模块电性连接的换能模块，其中，所述阻抗匹配模块包括：预变换单元，所述预变换单元一端与所述换能模块的正端电性连接，所述预变换单元包括至少一变压器；补偿变换单元，所述补偿变换单元包括电感或/和电容；当所述补偿变换单元仅包括电感时，电感元件的一端与所述预变换单元另一端电性连接，电感元件的另一端与所述功率放大模块电性连接；当所述补偿变换单元仅包括电容时，电容元件的一端与所述预变换单元另一端电性连接，电容元件的另一端与所述功率放大模块电性连接；当所述补偿变换单元包括电感和电容时，所述补偿变换单元中的电感元件的一端与所述预变换单元另一端电性连接，电感元件的另一端与所述补偿变换单元中的电容元件的一端电性连接，电容元件的另一端接地；补偿变换单元，所述换能模块的负端接地。可选的，所述变压器为传输线变压器。可选的，所述传输线变压器的数量为多个，各个所述传输线变压器分别包括初级与次级，每个所述传输线变压器的所述初级包括初级输入端与初级输出端，每个所述传输线变压器的所述次级包括次级同相端与次级反相端，其中：第一个所述传输线变压器的所述初级输入端与所述补偿变换单元的输出端电性连接，第一个所述传输线变压器的所述初级输出端与第二个所述传输线变压器的所述初级输入端电性连接，第二个所述传输线变压器的所述初级输出端与所述第三个所述传输线变压器的所述初级输入端电性连接，以此类推，第n-1个所述传输线变压器的所述初级输出端与第n个所述传输线变压器的所述初级输入端电性连接，第n个所述传输线变压器的所述初级输出端与所述换能模块的正端电性连接；第一个所述传输线变压器至第n个所述传输线变压器的所述次级同相端与所述换能模块的正端电性连接，第一个所述传输线变压器至第n个所述传输线变压器的所述次级反向端与所述换能模块的负端电性连接。可选的，所述传输线变压器包括绕线以及磁芯，多个所述传输线变压器共用一个磁芯，所述磁芯包括多个中空的圆形或/和方形的磁环，所述补偿变换单元的电感元件包括一有预留长度的绕线以及共用至少一所述传输线变压器磁环。可选的，所述传输线变压器的所述绕线为同轴电缆。可选的，所述同轴电缆包括同轴电缆芯以及屏蔽层，其中，所述同轴电缆芯为所述传输线变压器的初级，所述屏蔽层为所述传输线变压器的次级。可选的，所述传输线变压器的所述绕线为双绞线，所述双绞线的其中一股线形成的绕组为所述传输线变压器的初级，另一股线形成的绕组为所述变压器的次级。可选的，多个所述磁环间留有间隙，所述间隙不小于所述电感元件的所述预留长度的绕线的线径。本专利技术还提供一种超声治疗仪，包括：上述的超声治疗仪的阻抗匹配装置；以及壳体，所述超声治疗仪的阻抗匹配装置的所述阻抗匹配模块以及所述换能模块设置在所述壳体中，所述阻抗匹配模块与所述换能模块电性连接。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声治疗仪的阻抗匹配方法，其特征在于，包括：/n获取功率放大模块的额定负载阻抗值；/n获取换能模块的阻抗值；/n根据所述额定负载阻抗值确定阻抗匹配模块应当对所述换能模块的阻抗值变换的期望阻抗值；/n根据所述换能模块的阻抗值以及所述期望阻抗值确定所述阻抗匹配模块；/n完成对所述超声治疗仪的阻抗匹配。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声治疗仪的阻抗匹配方法，其特征在于，包括：
获取功率放大模块的额定负载阻抗值；
获取换能模块的阻抗值；
根据所述额定负载阻抗值确定阻抗匹配模块应当对所述换能模块的阻抗值变换的期望阻抗值；
根据所述换能模块的阻抗值以及所述期望阻抗值确定所述阻抗匹配模块；
完成对所述超声治疗仪的阻抗匹配。


2.根据权利要求1所述的超声治疗仪的阻抗匹配方法，其特征在于，所述阻抗匹配模块包括预变换单元以及补偿变换单元，所述补偿变换单元的输入端与所述功率放大模块的输出模块连接，所述补偿变换单元的输出端与所述预变换单元的输入端连接，所述预变换单元的输出端与所述换能模块的正端连接，其中，所述预变换单元包括至少一个变压器，所述根据所述换能模块的阻抗值以及所述期望阻抗值确定所述阻抗匹配模块包括：
根据所述换能模块的阻抗值以及所述期望阻抗值确定所述预变换单元的所述变压器个数，其中，所述变压器的个数满足以下公式：



其中，n为自然数，且n取满足不等式的最大值；RL表示所述换能模块的阻抗值的实部值，Re为所述期望阻抗值。


3.根据权利要求2所述的超声治疗仪的阻抗匹配方法，其特征在于，包括判断呈现在所述预变换单元的输入端的阻抗值的实部值与所述期望阻抗值的实部值是否相同；
若呈现在所述预变换单元的输入端的阻抗值的实部值与所述期望阻抗值的实部值相同，则判断呈现在所述预变换单元的输入端的阻抗值的虚部值的绝对值是否满足预设条件；
若呈现在所述预变换单元的输入端的虚部值的绝对值满足所述预设条件，完成所述超声治疗仪的阻抗匹配；
若呈现在所述预变换单元的输入端的虚部值的绝对值不满足所述预设条件，则判断呈现在所述预变换单元的输入端的虚部值为正值还是负值；
若呈现在所述预变换单元的输入端的虚部值为正值，所述补偿变换单元为一串联电容结构，所述补偿变换单元的电容值满足以下条件：
c＝1/(2πfX1)；
若所述呈现在所述预变换单元的输入端的虚部值是为负值，所述补偿变换单元为一串联电感结构，所述补偿变换单元的电感值满足以下条件
L＝X1/(2πf)
其中，X1为呈现在所述预变换单元的输入端的虚部值，f为所述换能模块的谐振频率。


4.根据权利要求3所述的超声治疗仪的阻抗匹配方法，其特征在于，若呈现在所述预变换单元的输入端的阻抗值的实部值小于所述期望阻抗值的实部值，则所述补偿变换单元包括一电容元件以及一电感元件，所述电感元件的一端与所述功率放大模块的输出端连接，所述电感元件的另一端与所述预变换单元的输入端连接，所述电容元件的一端与所述功率放大模块的输出端连接，所述电容元件的另一端接地。


5.根据权利要求4所述的超声治疗仪的阻抗匹配方法，其特征在于，所述电感元件的电感值满足以下公式：



所述电容元件的电容值满足以下公式：



其中，L1为所述补偿变换单元的电感元件的电感值；C1为所述补偿变换单元的电容元件的电容值；Re1为呈现在所述预变换单元的输入端的阻抗值的实部值；Re为所述期望阻抗值；f为所述换能模块的谐振频率，X1为呈现在所述预变换单元的输入端阻抗值的虚部值。


6.一种超声治疗仪的阻抗匹配装置，其特征在于，包括信号发生模块、与所述信号发生模块电性连接的功率放大模块、与所述功率放大模块电性连接的阻抗匹配模块以及与所述阻抗匹...

【专利技术属性】
技术研发人员：李三勇，马文英，
申请(专利权)人：重庆海扶医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50