超声波生物处理的超声波频率检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超声波生物处理运行的执行终端超声波频率检测方法。
【背景技术】
[0002]超声波对对象的处理速率与超声波频率高度相关，超声波频率不同，处理效率大不相同；而且，处理对象的生物细胞种类更与超声波频率高度相关，不同的生物细胞，对不同频率超声波的敏感性大不相同。这就造成了现有超声波生物处理方法的初次超声波频率确定的盲目性，进而，对额外进行超声波频率分析、确定形成依赖性。实际工作过程是:利用某生物细胞在不同频率下的处理情况，进行分频带对照、分析确定，得到有关数据；在以后的工作中，沿用该特定对象的数据，经验地确定适合的超声波频率。这已是习惯做法。本质上，这样的方法并不能保证所工作的超声波频率就是对对象高效的最佳频率，也不能对不同的对象进行精确的精细频率调整，积累的经验也就不是最佳工艺的；加之，该方法不仅在初期大量耗费人力、财力、物力，而且在沿用期也经常地要求观察、调整和维护。
[0003]鉴于此，有必要研发一种新的高效策略，使超声波生物处理工作不再沿用先经分频带对照、分析确定超声波频率，再经验地确定所需频率的低效做法，而是将确定所需频率的过程最大限度地高效、自动化进行。解决该类问题的高效方案是超声波生物处理频率搜索控制的一体化结构，而一体化结构的最困难问题是宽频带换能匹配技术，即随着搜索频率变化，在若干不同中心频率的宽频带振板与驱动电源之间，如何实现谐振网络的频带搜索换能匹配。对于这样复杂的匹配结构，控制是个更复杂而不可回避的问题，而取得频率反馈信号又是控制的首要问题。进而，执行终端的超声波频率检测，就成为关键和亟待解决的难题。不同于单一频率超声波执行终端的频率检测，超声波生物处理频率搜索控制一体化系统的频率检测需要在动态执行终端上进行。因此，必需研发一种非常规的，适合该不断切换过程的系统的检测方法。
【发明内容】
[0004]为使超声波生物处理过程的可测、可控，实现生物-机-电一体化处理系统中的宽频带搜索、控制，本发明提出一种超声波生物处理运行的执行终端超声波频率检测方法，它是在超声波电源的输出变压器副边，增设绕制电压检测线圈，用以检测电压频率；对谐振电感器增设副边，在该副边绕制电流检测线圈，用以检测电流频率。电压检测线圈的同名端和异名端分别作为电压信号接线端子和电压信号始端接线端子，接入检测信号处理电路。电流检测线圈的同名端和异名端分别作为电流信号接线端子和电流信号始端接线端子，接入检测信号处理电路。经检测信号处理电路产生电流波形上升沿过零脉冲信号，再经处理产生电流周期信号输出，由数字信号处理芯片DSP的数字信号处理功能，计算出超声波频率数据输出，并进行控制处理。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]利用系统的功率匹配输出单元和DSP反馈控制电路的部分功能。
[0007]在超声波电源的输出变压器副边，增设绕制电压检测线圈Wv，用以检测电压频率；对谐振电感器增设副边，在该副边绕制电流检测线圈W1，用以检测电流频率。电压检测线圈Wv的同名端和异名端分别作为电压信号接线端子Tv和电压信号始端接线端子Tv。，接入检测信号处理电路SPo电流检测线圈W1的同名端和异名端分别作为电流信号接线端子T i和电流信号始端接线端子T1。，接入检测信号处理电路SP。
[0008]检测信号处理电路为以MAX9382型鉴相器芯片IC为核心的鉴相电路。电压信号接线端子1；通过电压信号耦合电阻R v连接到鉴相器芯片IC的7脚，电压信号始端接线端子Tv。接地；电压信号反相限幅二极管D vl和电压信号正相限幅二极管D ^构成反并联支路，跨接在鉴相器芯片IC的7脚与地之间。电流信号接线端子!^通过电流信号耦合电阻R i连接到鉴相器芯片IC的6脚，电流信号始端接线端子T1。接地；电压信号反相限幅二极管D ^与电压信号正相限幅二极管Dv2构成反并联支路，跨接在鉴相器芯片IC的6脚与地之间。鉴相器芯片IC的7脚连接到DC5V工作电源正极接线端E。鉴相器芯片IC的I脚作为电流波形上升沿过零脉冲信号输出端，连接到D触发器芯片1(:2的3脚。D触发器芯片IC 2的I脚作为电流波形一个周期长度的脉宽信号输出端，连接到数字信号处理芯片DSP的PA3引脚，由数字信号处理芯片DSP的数字信号处理功能，按所测电流频率f1= 1/PA3信号脉宽的关系来计算超声波频率，并进行控制处理。
[0009]本发明的有益效果是:采用输出变压器增设绕制电压检测线圈和谐振电感器增设副边绕制电流检测线圈方式，提高了输出变压器和电感线圈的效用/体积比，进而解决了对多抽头输出变压器和电感线圈进行一点电压、电流检测的难题，进而减少了机体空间占用，大大提高了检测点利用率。
【附图说明】
[0010]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0011]图1是本发明实施例的系统控制功能结构框图。
[0012]图2是本实施例的切换执行单元电路结构图
[0013]图3是本实施例的电流、电压检测主电路结构图。
[0014]图4是本实施例的检测信号处理电路结构图。
[0015]图5是检测信号DSP处理流程图。
[0016]图6是输出变压器实施例的结构主视图。
[0017]图7是输出变压器结构半剖左视图。
[0018]图8是输出变压器副边绕组骨架结构俯视图。
[0019]图9是输出变压器副边绕组骨架结构半剖左视图。
[0020]图10是变压器原边绕组骨架结构半剖视图。
[0021]图11是谐振电感器实施例的结构主视图。
[0022]图12是谐振电感器结构半剖左视图。
[0023]图13是谐振电感线圈骨架结构半剖视图。
[0024]在图1?6中:1.工作电源电路组，2.斩波调功电路，3.正弦波信号产生单元，4.PffM驱动单元，5.PffM电路，6.功率匹配输出单元，7.频带切换电路，8.频带匹配、换能网络，9.超声波生物处理终端，10.DSP反馈控制电路，11.人-机交互终端；Dr为PffM驱动信号，T。。为功率匹配输出始端接线端子，T Μ为功率匹配输出第一路接线端子，T。2为功率匹配输出第二路接线端子，…，T131。为功率匹配输出第十路接线端子；TZ1S第一路振板第一接线端子，Tz2为第二路振板第一接线端子，…，TZ1。为第十路振板第一接线端子;Ρε为功率控制信号，Me为间歇控制信号，F ε为频率控制信号，F τ为频带切换控制数据，其中F i为第一频带切换信号，匕为第二频带切换信号，…，F1。为第十频带切换信号；v为电压反馈信号，i为电流反馈信号，De为浓度反馈信号，K为系统启动信号，M为模式给定参数，F为频率给定参数，P为功率给定参数，Fs为频率状态数据，P s为功率状态数据，Ef为效率状态数据。
[0025]在图2?13中:PS为超声波电源单元，TP。为输出变压器原边绕组始端接线端子，Tp为输出变压器原边绕组终端接线端子J1-1为第一路切换执行继电器常开接点，J2-1为第二路切换执行继电器常开接点，…，Jw-1为第十路切换执行继电器常开接点；TZ1为匹配网络第一路振板接线端子，Tz2为匹配网络第二路振板接线端子，…，Tzi。为匹配网络第十路振板接线端子^为第一路振板，Z2S第二路振板，…，Z1。为第十路振板；?\。为电感线圈始端接线端子，Tu为电感线圈第一路接线端子，1\2为电感线圈第二路接线端子，…，Tu。为电感线圈第十路接线端子。W1为变压器原边绕组，W 2为变压器副边绕组，W ν为电压检测线圈，
电感线圈，W1S电流检测线圈；τν为电压信号接线端子，Tv。为电压信号始端接线端子；!\为电流信号接线端子，T i。