脉冲电压的发生方法、检测方法及对应的装置制造方法及图纸

本申请提供了一种脉冲电压的发生方法、检测方法及对应的装置。脉冲电压的发生方法包括：在接收到第一开关控制信号时，n级脉冲发生模块的第一开关单元均导通、第二开关单元和隔离单元均关断，形成第一放电回路对负载输出第一脉冲电压；在接收到第二开关控制信号时，n级脉冲发生模块的第一开关单元和隔离单元均关断、第二开关单元均导通，形成第二放电回路对负载输出第二脉冲电压。本申请可实现高压窄脉冲和低压宽脉冲的协同输出，高压窄脉冲和低压宽脉冲独立可调，控制更加精确方便，在应用于肿瘤消融的场景中时，有利于扩大消融面积。

【技术实现步骤摘要】
脉冲电压的发生方法、检测方法及对应的装置
本申请涉及信号发生装置
，具体而言，本申请涉及一种脉冲电压的发生方法、检测方法及对应的装置。
技术介绍
传统的脉冲发生系统无法实现高压纳秒脉冲、低压微秒脉冲的独立可控输出，在应用于肿瘤消融的场景中时，消融体积较小，其应用范围受限于患者肿瘤尺寸。传统脉冲电压检测方法存在以下缺陷：存在较大电磁干扰，无法进行统一集中的测量，导致测量结果误差较大；电路电压受限为低电压，而在进行千伏级高电压测量时会存在较大安全隐患。
技术实现思路
本申请针对现有方式的缺点，提出一种脉冲电压的发生方法、检测方法及对应的装置，用以解决现有技术存在的无法实现高压纳秒脉冲、低压微秒脉冲的独立可控输出、脉冲电压的检测误差较大的技术问题。第一方面，本申请实施例提供了一种脉冲电压的发生方法，包括：在接收到第一开关控制信号时，n级脉冲发生模块的第一开关单元均导通、第二开关单元和隔离单元均关断，形成第一放电回路对负载输出第一脉冲电压；在接收到第二开关控制信号时，n级脉冲发生模块的第一开关单元和隔离单元均关断、第二开关单元均导通，形成第二放电回路对负载输出第二脉冲电压；第一脉冲电压的幅值大于第二脉冲电压的幅值，第一脉冲电压的脉宽小于第二脉冲电压的脉宽；n为正整数。第二方面，本申请实施例提供了一种脉冲发生器，包括：n级脉冲发生模块，n为正整数；每一级脉冲发生模块中，第一隔离单元、第一储能单元、第二储能单元和第二隔离单元串联，第一储能单元、第二储能单元和第二隔离单元的串联结构与第一开关单元并联，第二储能单元和第二隔离单元的串联结构与第二开关单元并联；各级脉冲发生模块的第一隔离单元串联；各级脉冲发生模块的第二隔离单元串联，第一级脉冲发生模块中第二隔离单元的第一端、第n级脉冲发生模块中第二隔离单元的第二端用于与负载的两端电连接；当n大于1时，第一级至第n-1级脉冲发生模块均还包括第三隔离单元，各第三隔离单元串联；第j级脉冲发生模块中第三隔离单元，第一端与第j级脉冲发生模块中第一储能单元和第二储能单元的连接点电连接，第二端与第j+1级脉冲发生模块中第一储能单元和第二储能单元的连接点电连接，j为不大于n-1的正整数；各级脉冲发生模块中的每个开关单元均用于根据第一开关控制信号和第二开关控制信号导通或关断。第三方面，本申请实施例提供了一种脉冲电压的检测方法，用于采集如本申请实施例第二方面提供的脉冲发生器输出的脉冲电压信号；该检测方法包括：电流感应模块感应流经脉冲发生器所连接的负载的脉冲电流，得到脉冲电流信号，将脉冲电流信号转换为脉冲电压信号并输出；信号处理模块对电压检测模块输出的脉冲电压信号进行信号转换处理，向控制电路传输处理后的脉冲电压信号。第四方面，本申请实施例提供一种脉冲电压的检测装置，包括：电连接的电流感应模块和信号处理模块；电压感应模块用于：感应流经脉冲发生器所连接的负载的脉冲电流，得到脉冲电流信号，将脉冲电流信号转换为脉冲电压信号并输出；信号处理模块用于：对电压检测模块输出的脉冲电压信号进行信号转换处理，向控制电路传输处理后的脉冲电压信号。第五方面，本申请实施例提供一种脉冲发生系统，包括：控制电路以及本申请实施例第二方面的脉冲发生器；控制电路与脉冲发生器通信连接；控制电路用于：根据已确定的脉冲参数向脉冲发生器发送第一开关控制信号和第二开关控制信号。本申请实施例提供的技术方案，至少具有如下有益效果：1)本申请实施例提供的脉冲发生器和脉冲发生系统，设置有能够形成两种放电回路(即第一放电回路和第二放电回路)的电路拓扑，根据接收到的开关控制信号的不同可实现高压窄脉冲和低压宽脉冲的协同输出，相较于两台脉冲源协同单独施加脉冲的方式，本申请实施例提供的脉冲发生器装置更紧凑，输出的高压窄脉冲和低压宽脉冲独立可调(脉宽、幅值和脉冲间隔时间均可调)，控制更加精确方便，在应用于肿瘤消融的场景中时，有利于扩大消融面积。2)本申请实施例提供的脉冲发生器采用模块化设计，每个脉冲发生模块相对独立，可通过脉冲发生模块的简单堆叠实现更高的脉冲电压输出，可根据实际需求增加或减少脉冲发生模块的数量，以满足不同应用场景的需求，操作简单方便。3)本申请实施例提供的脉冲电压的检测方法对脉冲电压对应的电流进行直接检测，可避免检测千伏级高电压时的安全隐患，在采用皮尔森线圈检测电流时，可集中测量到准确的电流值，显著降低测量误差。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。附图说明本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本申请实施例提供的一种脉冲发生系统的结构框架示意图；图2为本申请实施例提供的一种脉冲发生器的结构框架示意图；图3为本申请实施例提供的另一种脉冲发生系统的结构框架示意图；图4为本申请实施例中的开关控制信号和脉冲发生器输出的脉冲电压的时序示意图；图5为本申请实施例中的分压跟随电路的原理示意图；图6为本申请实施例提供的又一种脉冲发生系统的结构框架示意图；图7为本申请实施例提供的一种脉冲电压的发生方法的流程示意图；图8为本申请实施例中充电回路的示意图；图9为本申请实施例中第一放电回路的示意图；图10为本申请实施例中第二放电回路的示意图；图11为本申请实施例提供的一种脉冲电压的检测方法的流程示意图；图12为本申请实施例提供的脉冲发生器输出电压的仿真波形示意图；图13为本申请实施例中脉冲发生系统的性能测试平台的结构框架示意图；图14为本申请实施例中的性能测试中纳秒高压窄脉冲脉宽在100ns～1μs变化的测试结果示意图；图15为本申请实施例中的性能测试中微秒宽脉冲脉宽在10μs～80μs变化的测试结果示意图；图16为对本申请实施例中第一开关控制信号和第二开关控制信号的时间间隔进行调整后的测试波形示意图；图17为本申请实施例中细胞实验平台的结构框架示意图；图18为本申请实施例中细胞实验的实验结果示意图。附图标记列举如下：100-控制电路；200-脉冲发生器，201-脉冲发生模块；300-上位机；410-电流感应模块，420-信号处理模块，421-分压跟随电路，422-差分电路，423-模数转换模块，4211-分压电路，4212-电压跟随器；510-第一直流电源，520-第二直流电源；600-短路保护装置，610-比较电路，620-触发器，630-继电器。具体实施方式下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉冲电压的发生方法，应用于脉冲发生器，其特征在于，包括：/n在接收到第一开关控制信号时，n级脉冲发生模块的第一开关单元均导通、第二开关单元和隔离单元均关断，形成第一放电回路对负载输出第一脉冲电压；/n在接收到第二开关控制信号时，所述n级脉冲发生模块的第一开关单元和隔离单元均关断、第二开关单元均导通，形成第二放电回路对所述负载输出第二脉冲电压；/n所述第一脉冲电压的幅值大于所述第二脉冲电压的幅值，所述第一脉冲电压的脉宽小于所述第二脉冲电压的脉宽；/nn为正整数。/n

【技术特征摘要】
1.一种脉冲电压的发生方法，应用于脉冲发生器，其特征在于，包括：
在接收到第一开关控制信号时，n级脉冲发生模块的第一开关单元均导通、第二开关单元和隔离单元均关断，形成第一放电回路对负载输出第一脉冲电压；
在接收到第二开关控制信号时，所述n级脉冲发生模块的第一开关单元和隔离单元均关断、第二开关单元均导通，形成第二放电回路对所述负载输出第二脉冲电压；
所述第一脉冲电压的幅值大于所述第二脉冲电压的幅值，所述第一脉冲电压的脉宽小于所述第二脉冲电压的脉宽；
n为正整数。


2.根据权利要求1所述的脉冲电压的发生方法，其特征在于，所述第一放电回路由所述负载、以及各级脉冲发生模块的第一储能单元、第二储能单元和所述第一开关单元串联形成；
所述第二放电回路由所述负载、以及各级脉冲发生模块的第二储能单元和所述第二开关单元串联形成。


3.根据权利要求1所述的脉冲电压的发生方法，其特征在于，还包括：
在接收到第三开关控制信号时，n级脉冲发生模块的第一开关单元和第二开关单元均关断，隔离单元均导通，形成充电回路对各第一储能单元和各第二储能单元充电。


4.一种脉冲发生器，其特征在于，包括：n级脉冲发生模块，n为正整数；
每一级脉冲发生模块中，第一隔离单元、第一储能单元、第二储能单元和第二隔离单元串联，所述第一储能单元、所述第二储能单元和所述第二隔离单元的串联结构与第一开关单元并联，所述第二储能单元和所述第二隔离单元的串联结构与第二开关单元并联；
各级脉冲发生模块的所述第一隔离单元串联；
各级脉冲发生模块的所述第二隔离单元串联，第一级脉冲发生模块中所述第二隔离单元的第一端、第n级脉冲发生模块中所述第二隔离单元的第二端用于与负载的两端电连接；
当n大于1时，第一级至第n-1级脉冲发生模块均还包括第三隔离单元，各所述第三隔离单元串联；第j级脉冲发生模块中所述第三隔离单元，第一端与第j级脉冲发生模块中所述第一储能单元和所述第二储能单元的连接点电连接，第二端与第j+1级脉冲发生模块中所述第一储能单元和所述第二储能单元的连接点电连接，j为不大于n-1的正整数；
各级脉冲发生模块中的每个开关单元均用于根据第一开关控制信号和第二开关控制信号导通或关断。


5.根据权利要求4所述的脉冲发生器，其特征在于，第一级脉冲发生模块中，所述第一隔离单元的第一端还用于与第一直流电源电连接，所述第三隔离单元的第一端还用于与第二直流电源电连接；
所述第一直流电源的最大输出电压大于所述第二直流电源的最大输出电压。


6.根据权利要求5所述的脉冲发生器，其特征在于，还包括电源输入单元；
所述电源输入单元的两端，分别与第一级脉冲发生模块的所述第一储能单元的两端电连接，并用于与所述第一直流电源和所述第二直流电源分别电连接；
所述电源输入单元用于使第一级脉冲发生模块中的所述第一储能单元的两端电压为非负值。


7.一种脉冲电压的检测方法，其特征在于，用于采集如权利要求4-6中任一项所述的脉冲发生器输出的脉冲电压信号；
所述检测方法包括：
电流感应模块感应流经所述脉冲发生器所连接的负载的脉冲电流，得到脉冲电流信号，将所述脉冲电流信号转换为脉冲电压信号并输出；
信号处理模块对所述电压检测模块输出的所述脉冲电压信号进行信号转换处理，向控制电路传输处理后的所述脉冲电压信号。


8.根据权利要求7所述的脉冲电压的检测方法，其特征在于，所述信号处理模块对所述电压检测模块输出的所述脉冲电压信号进行信号转换处理，向控制电路传输处理后的所述脉冲电压信号具体包括：
所述信号处理模块中的分压跟随电路对所述电压检测模块输出的所述脉冲电压信号进行分压和缓冲；
所述信号处理模块中的差分电路将分压和缓冲后的所述脉冲电压信号转换至模数转换模块的可采集范围；
所述信号处理模块中的模数转换单元采集所述差分电路转换后的所述脉冲电压信号，对所述脉冲电压信号进行模数转换后向所述控制电路传输模数转换后的所述脉冲电压信号。


9.一种脉冲电压的检测装置，其特征在于，包括：电连接的电流感应模块和信号处理模块；
所述电压感应模块用于：感应流经所述脉冲发生器所连接的负载的脉冲电流，得到脉冲电流信号，将所述脉冲电流信号转换为脉冲电压信号并输...

【专利技术属性】
技术研发人员：衷兴华，
申请(专利权)人：杭州维那泰克医疗科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33