超声波发生器系统技术方案

该系统控制提供给波导管的超声波信号的频率，使得频率响应波导管优选的谐振模式，而不接近不希望的谐振模式。该系统通过执行对所产生信号的预定部分的第一次扫描，确定这个部分内波导管的谐振模式的数量，并从这些谐振模式中选择处于中心频率的谐振模式或最接近该频率的谐振模式，来进行工作。该系统也可以在所选择的谐振模式的每一侧设定界限，并在每次激励发生器时在这些界限范围内执行第二次扫描，以检查所选择的谐振模式是否发生了漂移。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超声波发生器系统。更特别地，但并非专用地，本专利技术涉及一种发生器系统，该系统能够获得并维持提供给波导管的谐振扭转频率。
技术介绍
扭转波导管具有很多固有频率，但这些固有频率中只有少数是有用的。共振条件中多数都处于挠曲型，这是不希望有的。理想地，传统的驱动电路可以给细长的扭转振动波导管提供电力。但是，在希望利用唯一的扭转模式谐振方面是很困难的，因为这样就需要与用于传统电路的任意一种可选择的谐振模式间隔开至少1.0kHz的频率差，以满足需要。实际上，这种波导管在所希望有的模式的几百Hz内显示出可供选择的几种谐振模式。公知的是，在欧洲专利申请No.1025806A中提供了一种超声波手术装置，在该装置中，电路存储了满足共振条件的频率，并在检测到非共振条件的时候恢复该信号到该共振条件。这种设置很不灵活，并且很不适合于扭转振动模式。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种系统，该系统包括智能频率产生控制电路。根据本专利技术的第一个方面，提供了一种产生超声波信号的方法，该方法包括以下步骤在所产生信号的预定部分执行对所产生信号的第一次扫描；确定预定部分内谐振模式的数量以及其频率；并从所述的谐振模式中选择处于中心频率处的谐振模式或频率与其最接近的谐振模式。优选地，该方法进一步包括在所选择的谐振模式的每一侧设定扫描界限。有利地是，所述扫描界限覆盖了基本上小于信号的所述预定部分的频率范围，可选地是不到其十分之一。每次激励发生器，系统都可以在所述扫描界限范围内执行第二次扫描，以选择在该范围内的最佳频率。在系统的使用过程中，可以在闭合(close)界限内跟踪所选择的谐振模式。这种跟踪说明了由于热效应或所提供负载的改变而产生的频率漂移。该方法可以包括响应差错情况停止产生信号的步骤。所述差错情况可以包括所选择谐振模式的频率的不连续变化。根据本专利技术的第二个方面，提供了一种超声波发生器系统，包括产生超声波振动的装置，以及适合于执行如上面所述的方法的控制电路装置。优选地，该系统包括可操作地连接到所述产生装置的用于所述超声波振动的波导管装置。有利地是，该系统包括警告装置，以发出信号通知使用者在系统的操作中有差错。可选择地，警告装置可以包括显示装置，如液晶显示装置。可选择地或另外，警告装置可以包括音响警告装置。优选地，所述超声波振动是在扭转模式中的振动。附图说明现在将参考附图更详细地描述本专利技术的一个实施例，其中图1示意性地示出了体现本专利技术的控制结构的结构方框系统；图2示意性地示出了该系统的流程图；图3示意性地示出了用于该系统的跟踪图；和图4是体现了本专利技术的系统的示意性结构方框图。具体实施例方式该系统使用微处理器(未示出)，该微处理器具有各种接口A到D端口以监控电流波形，利用这些电流波形可以检测机械系统中任意的共振条件。波导管和由该系统驱动的紧密耦合换能器(transducer)组件都是完全可以再生产的，并且其每一个都在目标扭转模式谐振的任意一侧显示出200-400Hz内所不希望有的谐振模式。几乎在所有情况下，目标模式在各系统之间在100-200Hz内都是可再现的，并且在任意一侧通常都具有可拒收的模式。为了设置系统，处理器扫描预设的频率范围，注明在目标频率附近的三个谐振模式的位置。然后选择中心模式，或者如果只找到两种模式，则选择最接近目标频率的模式。然后系统在设定的目标频率的任意一侧设定扫描界限，以使得能够控制已选择的谐振模式。由这些扫描界限所限定的范围通常覆盖了比用来设置系统的扫描所限定的范围更小的频率范围。在本实施例中，以短猝发(burst)的方式间歇使用波导管。通常利用脚踏开关操作发生器，但也可以使用其它的方法。这样，在每次操作脚踏开关并从而激励发生器时，系统将执行第二次扫描，在由事先设定的扫描范围所确定出的范围内仅检查是否仅存在一谐振模式。稍微移动一下该频率，就将设定新的最佳频率。然后系统进入跟踪阶段，该跟踪阶段将持续与压下脚踏开关的时间一样长的时间，或者一直持续下去直到发现出现不可挽回的差错。这样能够使系统注意到由于热效应或所提供的负载的改变而产生的频率漂移。系统包括LCD(液晶显示器)，在该LCD上显示系统的状态和差错信息。例如，如果可以作为手术器械的听筒(handset)的波导管在启动时没有被正确地连接到系统，则显示信息“NO HANDSET(没有听筒)”。在某些情况下，如果手术器械的听筒接触到骨骼而不是软组织，则它们可受到表面损伤，可能改变波导管的谐振模式。如果这种改变影响很大，则这种改变应该作为差错被第二次扫描或跟踪阶段检测到。在这种情况下，将暂停发生器，并在LCD上显示信息“REPLACEHANDSET(更换听筒)”。该系统还具有音响报警信号，如蜂鸣器，以对应这些LCD信息。现在参考附图中的图1，其示出了控制结构，从阶段1开始，在阶段1，设置这些口、LCD和UART的连接。在LCD上显示一条信息以指示系统已准备好。为了诊断目的，通过UART发送系统已准备好的信息和硬件设置结果。如果检测到很严重的硬件故障，则阶段2终止整个程序，在LCD上显示差错信息，并通过UART发送诊断数据。如果没有检测到严重的硬件故障，则阶段3启动扫描以在工作范围内检测每一次倾斜(dip)，测量它的幅度。如果找到满足最小幅度要求的倾斜，则阶段3的扫描返回成功。在阶段3扫描的整个持续时间内必须压下脚踏开关，阶段3的扫描设定了最佳工作频率周围的一范围。在阶段3的扫描失败的情况下，警告阶段5进行动作以在LCD上显示差错信息，并发出蜂鸣声以警告使用者。当在阶段4再一次压下脚踏开关时，显微扫描阶段6检查到在由阶段3的扫描确定的范围内仅有一次倾斜。在这种情况下，设定最佳频率，在该最佳频率处将开始跟踪(参看下面)。如果没有，则另一个警告阶段7在LCD上显示另一个差错信息，并发出蜂鸣声以警告使用者。如果显微扫描阶段6指示成功，则接下来进行到跟踪阶段8，在阶段8紧随有最佳频率，同时使用换能器。当释放脚踏开关(以终止换能器的操作)或者如果检测到差错时跟踪阶段8终止。如在阶段9所确定的如果有差错，则系统返回到阶段4，并等候重新压下脚踏开关。如果没有差错，则在阶段10检查停机时间，并且如果停机时间比预定时间如两秒钟短，则系统返回到跟踪阶段8。如果停机时间比预定时间长，则暂停系统，等候重新压下脚踏开关。现在参考图2，示出从阶段11开始扫描系统的流程图，其中较低频率的标记被设定为Fo。在阶段12延迟了约5ms使硬件启动后，在阶段13利用微控制器ADC施加采样载荷电流，并且在采样缓冲器内存储它的值。如果采样缓冲器没有存储满，则系统返回到阶段13。如果满了，则在阶段14，对除中心值Y(n-8)以外的采样值Y(n)到Y(n-16)取平均值。结果存储在平均值缓冲器15内。如果平均值缓冲器15没有存储满，则系统再次返回到阶段13。但是，如果平均值缓冲器满了，则在阶段16，将Av(n-8)和Av(n-16)与Y(n-8)进行比较。如果两个平均值Av(n-8)和Av(n-16)都高于Y(n-8)，则得出结论已经检测到倾斜。然后，在阶段17，如果中心采样值Y(n-8)低于事先记录的值，则删除事先记录的值，并将Y(n-8)和它的频率记录在倾斜记录中。如果当前的倾斜记录条目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生超声波信号的方法，该方法包括以下步骤：在所产生信号的预定部分执行对所产生信号的第一次扫描；确定预定部分内谐振模式的数量以及其频率，并从所述的谐振模式中选择处于中心频率处的谐振模式或频率与其最接近的谐振模式。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔约翰拉德利扬，斯蒂芬迈克尔拉德利扬，尼尔克里斯托弗皮尔斯，
申请(专利权)人：SRA发展公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]