[发明专利]频率控制电路、方法、装置及超声波换能器系统

权利要求书

1.一种频率控制电路，其特征在于，包括与激励信号源输出端连接的数据采集单元，与所述数据采集单元连接的处理单元，所述处理单元与所述激励信号源连接；其中，所述数据采集单元为独立于所述处理单元的器件；所述处理单元为MCU；

所述数据采集单元用于对所述激励信号源输出的电流、电压进行同步采样，并将得到的电流数据、电压数据传输给所述处理单元；所述激励信号源输出的电流、电压为所述激励信号源输出的交流电压、交流电流经互感器降压后得到；

所述处理单元用于对所述电流数据与所述电压数据进行FFT处理，得到数据处理结果；所述数据处理结果包括电流与电压之间的相位差；

所述处理单元还用于将所述相位差与预设相位差进行比较，并根据比较结果调节所述激励信号源中激励信号的驱动频率，以匹配超声波换能器的谐振频率。

2.根据权利要求1所述的频率控制电路，其特征在于，所述相位差为以电压为基准的相位差；所述数据处理结果还包括基波幅值、谐波幅值、谐波频率以及谐波分量；

所述处理单元基于所述数据处理结果，分别输出所述激励信号源、所述超声波换能器的实时工作状态信息。

3.根据权利要求1所述的频率控制电路，其特征在于，所述数据采集单元为ADC采样模块；

所述ADC采样模块在预设采样周期内，对所述激励信号源的电流、电压进行预设采集点数的同步采样，得到相应采集点数的电流数据、电压数据。

4.根据权利要求1至3任一项所述的频率控制电路，其特征在于，所述激励信号源包括全桥逆变器，所述MCU的信号输出端连接所述全桥逆变器；

所述MCU根据所述比较结果，向所述全桥逆变器传输频率调节信号；所述频率调节信号用于调节所述全桥逆变器的驱动频率；其中，所述频率调节信号为驱动频率与激励信号占空比可变的PWM信号。

5.一种基于权利要求1至4任一项所述的频率控制电路的频率控制方法，其特征在于，包括步骤：

所述处理单元接收所述数据采集单元传输的电流数据、电压数据；

所述处理单元对所述电流数据与所述电压数据进行FFT处理，得到数据处理结果；所述数据处理结果包括电流与电压之间的相位差；

所述处理单元将所述相位差与预设相位差进行比较，并根据比较结果调节所述激励信号源中激励信号的驱动频率，以匹配超声波换能器的谐振频率。

6.根据权利要求5所述的频率控制方法，其特征在于，还包括步骤：

所述处理单元基于所述数据处理结果，分别输出所述激励信号源、所述超声波换能器的实时工作状态信息；

其中，所述相位差为以电压为基准的相位差；所述数据处理结果还包括基波幅值、谐波幅值、谐波频率以及谐波分量。

7.一种频率控制装置，其特征在于，所述装置应用于权利要求1至4中任一项所述的频率控制电路中的所述处理单元，所述装置包括：

数据接收模块，用于接收数据采集单元传输的电流数据、电压数据；

数据处理模块，用于对所述数据接收模块接收到的所述电流数据和所述电压数据进行FFT处理，得到数据处理结果；所述数据处理结果包括电流与电压之间的相位差；

频率调节模块，用于将所述相位差和预设相位差进行比较，并根据比较结果，调节所述激励信号源中激励信号的驱动频率，以匹配所述超声波换能器的谐振频率。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求5或6所述的方法的步骤。

9.一种超声波换能器系统，其特征在于，包括激励信号源和连接所述激励信号源输出端的超声波换能器；

还包括如权利要求1至4任一项所述的频率控制电路；

所述数据采集单元连接所述激励信号源输出端；所述处理单元连接所述激励信号源。

10.根据权利要求9所述的超声波换能器系统，其特征在于，所述数据采集单元为ADC采样模块；

所述激励信号源包括依次连接的整流电路、BUCK电路、全桥逆变电路、高频变压器以及电感调谐匹配电路；所述整流电路用于接入外部供电；

所述电感调谐匹配电路分别连接所述超声波换能器、所述ADC采样模块；

所述MCU的信号输出端分别连接所述全桥逆变器、所述BUCK电路。