[发明专利]一种数字化智能式超声功率源及其使用方法

权利要求书

1.一种数字化智能式超声功率源，其特征在于：包括

微处理器，用于直接产生PWM激励脉冲信号和控制超声功率源工作；

电压可调电源，用于给功率放大电路提供工作电压；

过压过流监测电路，用于实时监测工频市电的电流、电压可调电源的电压；

电压电流采样电路，用于实时采样阻抗匹配电路的电压、谐振匹配电路的电流；

控制面板，用于控制超声功率源，实现人机交互；

超声换能器，用于实现电声能量转换；

第一滤波整形电路，用于对过压过流监测电路的监测信号进行滤波整形处理；

第二滤波整形电路，用于对电压电流采样电路的采样信号进行滤波整形处理；

还包括用于对微处理器产生的PWM激励脉冲信号调整，依次串联的隔离缓冲电路、功放驱动电路、功率放大电路、阻抗匹配电路、谐振匹配电路；

所述隔离缓冲电路，用于隔离微处理器与功放驱动电路，提高PWM激励脉冲信号的幅值；

所述功放驱动电路，用于驱动功率放大电路；

所述功率放大电路，用于PWM激励脉冲信号的功率放大；

所述阻抗匹配电路，用于实现功率放大后的PWM激励脉冲信号与超声换能器的阻抗匹配；

所述谐振匹配电路，用于使超声换能器工作在纯电阻状态；

所述微处理器通过电压可调电源与功率放大电路的电源输入端相连接，所述电压可调电源通过过压过流监测电路与第一滤波整形电路相连接，所述第一滤波整形电路与微处理器相连接，所述阻抗匹配电路、谐振匹配电路分别与电压电流采样电路相连接，所述电压电流采样电路通过第二滤波整形电路与微处理器相连接。

2.根据权利要求1所述的一种数字化智能式超声功率源，其特征在于：所述微处理器的型号为MSP430F149，产生占空比可调节的PWM脉冲激励信号的频率为15-30kHz。

3.根据权利要求1所述的一种数字化智能式超声功率源，其特征在于：所述功率放大电路为半桥型D类功率放大电路或者全桥型D类功率放大电路。

4.根据权利要求1所述的一种数字化智能式超声功率源，其特征在于：所述阻抗匹配电路设有阻抗匹配变压器，所述阻抗匹配变压器包括PQ-28型骨架、E-E型铁氧体，并通过高频高温线圈绕制而成，通过调整阻抗匹配变压器的初级与次级匝数比，实现阻抗匹配。

5.根据权利要求1所述的一种数字化智能式超声功率源，其特征在于：所述谐振匹配电路设有谐振匹配电感，所述振匹配电感包括PQ-28型骨架、E-E型铁氧体，并通过高频高温线圈绕制而成，通过调整谐振匹配电感的绕制匝数来调整电感值，实现在不同频率下与超声换能器的静态匹配。

6.根据权利要求1所述的一种数字化智能式超声功率源，其特征在于：所述超声换能器为柱状压电陶瓷换能器。

7.根据权利要求1所述的一种数字化智能式超声功率源，其特征在于：所述电压可调电源采用开关电源拓扑结构，通过微处理器实时控制电压可调电源的输出电压。

8.基于权利要求1所述的数字化智能式超声功率源的使用方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（A），检查确定超声换能器的工作频率和额定功率，接通超声功率源的电源，通过控制面板设定超声换能器的工作频率和功率、工频市电的电流、电压可调电源的电压；

步骤（B），过压过流监测电路监测工频市电的电流和电压可调电源的电压，经第一滤波整形电路整形滤波，通过微处理器分析，控制电压可调电源或者功率放大电路的开通时间，实现超声功率源功率的调整，保证超声功率源的安全工作；

步骤（C），电压电流采样电路分别采样所述阻抗匹配电路两端的电压和谐振匹配电路的电流，经第二滤波整形电路整形滤波，通过微处理器分析阻抗变换特性和相位变换特性实现阻抗和谐振的静态匹配，保证超声换能器输出最大的有用功率；

步骤（D），在超声换能器工作稳定后，超声换能器的谐振点会在中心频率处产生偏移，则重复步骤（C）进行动态匹配调节，保证超声换能器工作在谐振点，输出最大的有用功率。