[发明专利]超声刀系统锁相方法及超声刀系统

权利要求书

1.一种超声刀系统锁相方法，所述超声刀系统包括相连的超声刀、换能器和发生器，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S1，发生器产生一初始电流信号，发送给换能器作为超声刀的当前工作信号；

步骤S2，测量得到超声刀等效电路中干路的电压值、电流值，所述超声刀等效电路包括干路和与所述干路相并联的第一支路和第二支路，所述干路为所述发生器与所述超声刀直接相连，不具备调谐电感，所述超声刀包括相连的超声刀手柄和超声刀主体，所述第一支路为超声刀手柄的寄生静电容，所述第二支路包括串联的第一电感、第一电阻和第一电容，为所述超声刀主体的机电性能；

步骤S3，根据所述干路的电压值、电流值计算干路的电压有效值、电流有效值、电压电流相位差；

步骤S4，根据所述干路的电压有效值、电流有效值、电压电流相位差和向量图计算第二支路的电压值、电流值、电压电流相位差；

步骤S5，根据所述第二支路的电压值、电流值、电压电流相位差控制发生器产生新的频率下的电流信号作为超声刀的当前工作信号，发送给换能器驱动超声刀进行工作，返回步骤S2循环进行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述初始电流信号的频率远离谐振点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述测量得到超声刀等效电路中干路的电压值、电流值，是根据采样频率通过ADC采样获得。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采样频率根据超声刀当前工作信号的频率进行动态调整。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述根据所述干路的电压值、电流值计算干路的电压有效值、电流有效值、电压电流相位差，是根据所述干路的电压值、电流值，采用快速傅里叶变换进行计算，计算干路的电压有效值、电流有效值后，再根据所述干路的电压有效值、电流有效值，通过检测过零时刻得到电压电流相位差。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据所述干路的电压有效值、电流有效值、电压电流相位差和向量图计算第二支路的电压值、电流值、电压电流相位差，包括：

U₁＝U；

其中，U₁为第二支路的电压值，U为干路的电压有效值，I₁为第二支路的电流值，I为干路的电流有效值，θ₁为第二支路的电压电流相位差，θ为干路的电压电流相位差，C₀为第一支路中超声刀手柄的寄生静电容。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S5中，根据所述第二支路的电压值、电流值、电压电流相位差控制发生器产生新的频率下的电流信号作为超声刀的当前工作信号，是根据第二支路的第一电阻、第一电容、第一电感以及第二支路的电压电流相位差与目标相位差的差值来计算频率变化量，包括：

θ′(ω)为正；或者

θ′(ω)为负；

其中，f_Δ为频率变化量，θ₁是第二支路电压电流相位差，ω为角频率，ω＝2πf，f为当前工作信号的频率，k是比例系数，根据实际情况进行设置，θ′(ω)是第二支路电压电流相位差对角频率ω的导数，m为中间变量，用于简化公式，无实际含义，ω_s为预设固定频率，θ′(ω_s)是第二支路电压电流相位差对预设固定频率ω_s的导数，同θ′(ω)的公式；

然后根据所述频率变化量和当前工作信号的频率生成新的频率下的电流信号作为超声刀的当前工作信号。