[发明专利]基于高频超声波的理疗驱动器系统及其驱动方法

权利要求书

1.一种基于高频超声波的理疗驱动器系统，其特征在于，其包括主控芯片、信号发生电路、MOS管开关网络模块、LCC谐振网络模块和网络优化及其匹配电路，主控芯片根据预先设定的电路工作的实际频率启动信号发生电路，MOS管开关网络模块将信号发生电路产生的高精度方波信号进行放大并输出，形成驱动负载的驱动电压信号；LCC谐振网络模块根据驱动电压信号产生相应的用于驱动超声换能器的正弦波信号，网络优化及其匹配电路监测超声换能器工作时的谐振频率，并进行相应的网络匹配和优化，得到最优参数，使得超声换能器工作在谐振频率之间。

2.根据权利要求1所述的基于高频超声波的理疗驱动器系统，其特征在于，所述主控芯片为基于ARM Cortex-M3内核的芯片。

3.根据权利要求2所述的基于高频超声波的理疗驱动器系统，其特征在于，所述芯片的型号为STM32F103VCT6。

4.根据权利要求1所述的基于高频超声波的理疗驱动器系统，其特征在于，所述信号发生电路由DDS芯片AD9833和与非门74LS00构成，能够产生频率上限达12.5M且连续可调节的、互补的高精度方波信号。

5.根据权利要求1所述的基于高频超声波的理疗驱动器系统，其特征在于，所述MOS管开关网络模块采取不对称半桥的形式，由MOS管驱动电路和NMOS半桥构成，输出单极性方波信号。

6.根据权利要求1所述的基于高频超声波的理疗驱动器系统，其特征在于，所述LCC谐振网络模块具有断续电流模式和连续电流模式，将MOS管开关网络模块输出的方波信号转换为正弦波的交流电压用于驱动超声换能器。

7.根据权利要求1所述的基于高频超声波的理疗驱动器系统，其特征在于，所述超声换能器的电学等效模型由两部分组成，一部分是静态电容C0组成的静态支路，另一部分是由动态电阻R1、动态电容C1、动态电感L1组成的动态支路，代表压电效应产生的辐射阻抗转化出的电阻、电容与电感；若输入的电压信号能使得动态支路发生串联谐振，则超声换能器振幅最大，电能利用率最高。

8.一种权利要求1-7中之一所述的基于高频超声波的理疗驱动器系统的驱动方法，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)启动上位机软件，设置电路工作的实际频率，传输给主控芯片；

(2)主控芯片工作，启动信号发生电路，得到高频率的高精度方波信号；

(3)MOS管开关网络模块将信号发生电路产生的高精度方波信号进行放大并输出，形成驱动负载的驱动电压信号；

(4)LCC谐振网络模块接收驱动电压信号，产生正弦波信号用于超声换能器的驱动；

(5)超声换能器在工作时，网络优化及其匹配电路监测超声换能器工作时的谐振频率，通过网络优化及其匹配电路进行网络匹配和优化，得到最优参数，使得超声换能器工作在谐振频率之间。

9.根据权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，所述步骤(5)包括以下步骤：超声换能器在工作的电学等效模型由两部分组成，一部分是静态电容C0组成的静态支路，另一部分是由动态电阻R1、动态电容C1、动态电感L1组成的动态支路，代表压电效应产生的辐射阻抗转化出的电阻、电容与电感；若输入的电压信号能使得动态支路发生串联谐振，则超声换能器振幅最大，电能利用率最高；通过调整LCC谐振网络模块的参数，使其与对应的超声换能器负载的参数相匹配，使整个系统的输出达到最优，确保超声换能器工作在谐振频率区间。