一种自带晶振的超声治疗头、超声治疗设备及驱动方法技术

一种自带晶振的超声治疗头、超声治疗设备及驱动方法，其中自带晶振的超声治疗头包括治疗头本体，所述治疗头本体包括：晶振，用于输出与该治疗头本体内的超声换能器谐振频率一致的激励时钟信号，发送至超声治疗主机；所述超声换能器，用于接收由超声治疗主机对所述晶振发送的激励时钟信号进行处理后的驱动信号，来输出超声脉冲。本发明专利技术还包括一种超声治疗设备及驱动方法。本发明专利技术能够对每个换能器进行对应的精确的频率激励，大大提高电声转换效率，且电路简单可靠，成本低廉，极大地降低故障率，易于大规模普及应用。于大规模普及应用。于大规模普及应用。

【技术实现步骤摘要】
一种自带晶振的超声治疗头、超声治疗设备及驱动方法


[0001]本专利技术涉及超声治疗
，特别是一种自带晶振的超声治疗头、超声治疗设备及驱动方法。

技术介绍

[0002]超声治疗是利用超声的机械效应、温热效应和理化效应，促进对某些疾病的康复。超声治疗设备对人体进行治疗，主要是通过超声治疗设备内部的高压脉冲信号激励超声换能器，利用超声换能器的压电效应，将电信号转换成机械波，然后通过耦合过程传播到人体组织，将超声能量所实现的三大效应作用于人体组织，达到治疗目的。
[0003]在实际使用过程中，激励超声换能器是一个非常核心的技术核心，激励信号的好坏决定了超声波的输出质量，由于用于治疗的超声换能器其Q值极高，而由于换能器制造工艺的问题，每一个超声换能器的谐振频率都有微小的差异，用于驱动换能器的谐振频率只要有0.5%的偏差，其输出功率的衰减将达到
‑
6dB以上，造成声功率输出不足，因此不可能在超声驱动频率上采用固定的驱动频率来适配每一个不同的超声换能器，必须根据换能器的实际谐振频率来调整驱动频率。有鉴于此，超声治疗设备一般会使用直接频率合成器，应用自适应方式来识别超声换能器的谐振频率，通过该方式，产生不同频率的激励信号，来激励连接于主机的不同超声换能器。
[0004]但是采用这两种方式进行自适应频率调整的设备，必须采用成本较高的高频DDS芯片，才能在兆赫兹级别的分频状态下，实现尽量小的频率间隔，再配合复杂的电流电压相位检测电路，极大提高了超声治疗设备的成本，且由于电路复杂程度增加，故障概率亦会增加。如何设计出低成本且能够适配不同换能器的超声治疗设备，就成为一个具有现实意义的设计方案。
[0005]CN110935112A公开了一种采用混频技术的超声治疗设备及其方法，其包括用于进行控制和检测的超声治疗设备主控制器；用于产生不同频率时序信号的时钟发生器；用于将时序信号功率放大的缓冲器；用于将时序信号进一步功率放大的功率放大器；用于进行超声发射的超声换能器；用于拾取超声换能器加载信号的分压电路；用于进行信号混频的混频器；用于将混频器处理信号放大的运算放大器。然而该专利是采用混频的方式来确定超声换能器的谐振频率，即是解决如何寻找谐振频率的问题，与本专利技术的理念不同，本专利技术是能够在已知谐振频率的基础上以简单低成本的方式实现对每个换能器进行激励的目的。
[0006]CN103157197B公开了一种超声治疗设备，其包括：电源模块、控制模块、显示模块、激励信号产生模块、多个驱动模块和多个超声换能器；所述每个驱动模块对应连接一个超声换能器；所述控制模块连接显示模块；所述控制模块、激励信号产生模块、驱动模块和超声换能器依次连接；所述电源模块分别连接显示模块、控制模块、激励信号产生模块和驱动模块。然而该现有技术是通过设备内部产生换能器的激励信号，并采用了FPGA芯片，通过FPGA的直接分频产生不同频率的驱动波形，来对不同换能器实施激励；然而FPGA芯片成本高，而且要达到在1MHz以上实现0.5%的频率跨度，那么FPGA内部要产生185MHz以上的内部
时钟，这个对于FPGA内部设计具有很高的要求；另外该技术的核心重点是驱动多路换能器，与本专利技术驱动单路换能器的目的不同。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种结构简单，成本低，通用性强的自带晶振的超声治疗头、超声治疗设备及驱动方法。
[0008]本专利技术的技术方案是：本专利技术之一种自带晶振的超声治疗头，包括治疗头本体，所述治疗头本体包括：晶振，用于输出与该治疗头本体内的超声换能器谐振频率一致的激励时钟信号，发送至超声治疗主机；所述超声换能器，用于接收由超声治疗主机对所述晶振发送的激励时钟信号进行处理后的驱动信号，来输出超声脉冲。
[0009]进一步，所述晶振为有源晶振，其输出频率由所述超声换能器的谐振频率确定。
[0010]本专利技术之一种超声治疗设备，包括超声治疗主机以及根据前述任一项所述的自带晶振的超声治疗头；所述超声波治疗头，其数量为一个或多个，与所述超声治疗主机电连接，由超声波主机为超声波治疗头内的晶振供电，晶振上电后输出与超声换能器谐振频率一致的激励时钟信号，发送给超声治疗主机；所述超声治疗主机，用于接收超声治疗头内的晶振所输出的激励时钟信号，并对所述激励时钟信号依次进行滤波、整形和放大后，形成高压正弦波信号来驱动超声换能器，输出超声脉冲。
[0011]进一步，超声治疗主机包括：时钟接收端口，用于接收超声治疗头内部晶振所输出的与超声换能器谐振频率一致的激励时钟信号；滤波整形电路，用于对接收到的激励时钟信号进行滤波整形，将整形后的时钟信号变为方波信号，输送至驱动电路；驱动电路，用于将所述方波信号进行功率放大，并形成高压正弦波信号来驱动超声换能器，实现电声转换，使超声换能器输出超声脉冲。
[0012]进一步，所述滤波整形电路包括：带通滤波器，用于滤除激励时钟信号中的电源噪声和高频耦合噪声；比较器电路，用于将滤波后的激励时钟信号转换为方波信号，以驱动后端电路。
[0013]进一步，所述驱动电路包括三态门电路，由超声治疗主机的MCU控制其通断，通过将转换后的方波信号进行功率放大，并形成高压正弦波信号来驱动超声换能器，实现电声转换，使超声换能器输出超声脉冲。
[0014]本专利技术之一种超声治疗设备的驱动方法，包括以下步骤：S1：将至少一个超声治疗头连接至超声治疗主机，由超声治疗主机为超声治疗头内的晶振供电；晶振上电后，输出与该超声治疗头内的超声换能器谐振频率一致的激励时钟信号，并发送至超声治疗主机的时钟接收端口；S2：超声治疗主机对接收到的激励时钟信号进行滤波和整形，转换为方波信号；。
[0015]S3：对整形后方波信号进行功率放大，并形成高压正弦波信号来驱动所述超声换能器，实现电声转换，使超声换能器输出超声脉冲。
[0016]进一步，当两个以上的超声治疗头连接至超声治疗主机时，每个超声治疗头自带的晶振所发给超声治疗主机的激励时钟信号均是该超声治疗头内超声换能器自身的谐振频率，超声治疗主机根据不同的激励时钟信号对对相对应的超声治疗头的超声换能器进行精确频率激励。
[0017]本专利技术的有益效果：本专利技术的超声换能器的谐振频率时钟信号是由超声治疗头自带的晶振产生，不需要主机通过DDS分频或者固定频率的方式产生激励时钟信号，使主机可以精确适配每一个治疗头换能器的谐振频率，实现电声转换的最高效率，而且所付出的成本极其低廉，晶振和滤波整形电路所涉及的电子元器件成本均不高，相比DDS和相位检测设备，其成本只有其5%以下，而且涉及器件少，不需要增加相关的相位检测电路，电路简单可靠，可以极大地降低故障率，易于大规模普及应用。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例2的电路结构示意框图。
具体实施方式
[0019]以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0020]实施例1一种自带晶振的超声治疗头，包括治疗头本体，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自带晶振的超声治疗头，包括治疗头本体，其特征在于，所述治疗头本体包括：晶振，用于输出与该治疗头本体内的超声换能器谐振频率一致的激励时钟信号，发送至超声治疗主机；所述超声换能器，用于接收由超声治疗主机对所述晶振发送的激励时钟信号进行处理后的驱动信号，来输出超声脉冲。2.根据权利要求1所述自带晶振的超声治疗头，其特征在于，所述晶振为有源晶振，其输出频率由所述超声换能器的谐振频率确定。3.一种超声治疗设备，其特征在于，包括超声治疗主机以及根据权利要求1所述的自带晶振的超声治疗头；所述超声波治疗头，其数量为一个或多个，与所述超声治疗主机电连接，由超声波主机为超声波治疗头内的晶振供电，晶振上电后输出与超声换能器谐振频率一致的激励时钟信号，发送给超声治疗主机；所述超声治疗主机，用于接收超声治疗头内的晶振所输出的激励时钟信号，并对所述激励时钟信号依次进行滤波、整形和放大后，形成高压正弦波信号来驱动超声换能器，输出超声脉冲。4.根据权利要求3所述的超声治疗设备，其特征在于，超声治疗主机包括：时钟接收端口，用于接收超声治疗头内部晶振所输出的与超声换能器谐振频率一致的激励时钟信号；滤波整形电路，用于对接收到的激励时钟信号进行滤波整形，将整形后的时钟信号变为方波信号，输送至驱动电路；驱动电路，用于将所述方波信号进行功率放大，并形成高压正弦波信号来驱动超声换能器，实现电声转换，使超声换...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹凯，潘友华，刘元，黄微维，
申请(专利权)人：湖南桦凯福瑞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：