[发明专利]一种超声波换能器及其控制系统、方法和装置

权利要求书

1.一种超声波换能器的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括控制器、驱动电路和反馈电路，所述驱动电路用于驱动连接超声波换能器，所述反馈电路用于连接所述超声波换能器以获取反馈电压和反馈电流；

所述控制器的第一输入端用于连接上位机，以获取所述超声波换能器的参考幅值、参考阻抗和参考频率，所述控制器的第二输入端连接所述反馈电路，以获取所述反馈电压和所述反馈电流，所述控制器的输出端连接所述驱动电路，以控制所述驱动电路根据所述控制器发送的控制信号产生驱动电压；

所述控制器包括反馈信号处理器、阻抗控制器、频率合成器、幅值控制器和控制信号生成器，其中，所述反馈信号处理器用于根据所述反馈电压和所述反馈电流计算得到反馈阻抗；

所述阻抗控制器用于将所述反馈阻抗与所述参考阻抗进行PID运算确定目标阻抗，并根据所述目标阻抗对应的频率和所述参考频率，确定目标频率；

所述频率合成器用于根据所述目标频率，生成对应的正弦波；

所述幅值控制器用于根据所述反馈电压和所述反馈电流确定反馈幅值，并将所述反馈幅值与所述参考幅值进行PID运算，确定目标幅值；

所述控制信号生成器用于根据所述正弦波和所述目标幅值，生成所述控制信号。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制器的第一输入端从所述上位机处获取频率控制模式，根据所述目标阻抗对应的频率和所述参考频率，确定目标频率包括：

若所述频率控制模式为第一模式，则将所述目标阻抗对应的频率与所述参考频率相加，确定相加的结果为所述目标频率；

或者若所述频率控制模式为第二模式，则确定所述参考频率为所述目标频率。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述参考幅值包括参考电流幅值、参考电压幅值或参考功率幅值，根据所述反馈电压和所述反馈电流确定反馈幅值包括：

若所述参考幅值为参考电流幅值，则确定所述反馈电流为所述反馈幅值；

或者若所述参考幅值为参考电压幅值，则确定所述反馈电压为所述反馈幅值；

或者若所述参考幅值为参考功率幅值，则根据所述反馈电压和所述反馈电流计算得到反馈功率，确定所述反馈功率为所述反馈幅值。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制器的第一输入端从所述上位机处获取幅值控制模式，将所述反馈幅值与所述参考幅值进行PID运算，确定目标幅值包括：

若所述幅值控制模式为第三模式，则将所述反馈幅值与所述参考幅值进行PID运算，确定运算的结果为所述目标幅值；

或者若所述幅值控制模式为第四模式，则确定所述参考幅值为所述目标幅值。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述控制器的第一输入端从所述上位机处获取幅值系数，在将所述反馈幅值与所述参考幅值进行PID运算之前还包括：

将所述幅值系数与所述参考幅值相乘，得到相乘后的参考幅值；

将所述反馈幅值与所述参考幅值进行PID运算，确定目标幅值包括：

若所述幅值控制模式为第三模式，则将所述反馈幅值与所述相乘后的参考幅值进行PID运算，确定运算的结果为所述目标幅值；

或者若所述幅值控制模式为第四模式，则确定所述相乘后的参考幅值为所述目标幅值。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制器的第一输入端从所述上位机处获取幅值补偿系数，在确定所述目标幅值之后还包括：

将所述目标幅值与所述幅值补偿系数相加，得到相加后的幅值；

所述控制信号生成器用于根据所述正弦波和所述目标幅值，生成所述控制信号包括：

所述控制信号生成器用于根据所述正弦波和所述相加后的幅值，生成所述控制信号。