[发明专利]超声手术工具、其频率跟踪方法、其目标相位差确定方法及超声波换能器等效电路

权利要求书

1.超声手术工具频率跟踪方法，该方法基于一超声波换能器等效电路，所述超声波换能器等效电路包括第一支路及第一动态支路，其特征在于：所述超声波换能器等效电路还包括与所述第一支路和第一动态支路并联的第二动态支路；所述超声频率跟踪方法中在确定目标相位差时是根据目标相位差矫正函数来确定，所述目标相位差矫正函数是根据所述超声波换能器等效电路确定。

2.根据权利要求1所述的超声手术工具频率跟踪方法，其特征在于：所述第二动态支路包括串联的第二动态电感、第二动态电容和第二动态电阻。

3.根据权利要求1所述的超声手术工具频率跟踪方法，其特征在于：所述目标相位差矫正函数如下：

其中，θ_目为目标相位差，k为与第二动态支路的电流I₂相关的调整系数，ε为相位差偏差值，k、ε为设定值，R₁为第一动态电路的第一动态电阻的动态电阻值。

4.根据权利要求3所述的超声手术工具频率跟踪方法，其特征在于：所述动态电阻值R₁通过如下公式计算：

其中，U₁为第一动态支路的电压值，I₁为第一动态支路的电流值，θ₁为第一动态支路的电压和电流的相位差。

5.根据权利要求1-4任一所述的超声手术工具频率跟踪方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，控制超声波发生器给超声波换能器提供一个电流正弦信号，所述电流正弦信号的频率小于所述超声波换能器的谐振频率点；

S2，获取超声波换能器等效电路的干路的电流值和电压值；

S3，根据S2获取的电流值和电压值计算得到所述干路的电压有效值、电流有效值以及电压和电流的相位差；

S4，根据S3得到的参数计算出所述第一动态支路的电压值、电流值、电压和电流的相位差、所述第一动态支路的第一动态电阻的动态电阻值以及目标相位差，所述目标相位差根据目标相位差矫正函数确定；

S5，计算出工作频率变化量并根据所述工作频率变化量进行工作频率的调整。

6.根据权利要求5所述的超声手术工具频率跟踪方法，其特征在于：所述S4中，所述第一动态支路的电压值、电流值以及电压和电流的相位差根据如下公式计算：

U₁＝U；

其中，U₁为第一动态支路的电压值，U为干路的电压有效值，I₁为第一动态支路的电流值，I为干路的电流有效值，θ为干路的电压和电流的相位差，f为当前的工作频率，C₀为第一支路的静电容的电容值，θ₁为第一动态支路的电压和电流的相位差。

7.根据权利要求5所述的超声手术工具频率跟踪方法，其特征在于：所述S5中，所述频率变化量根据θ′(ω)通过如下公式计算：

当θ′(ω)≥0时，

当θ′(ω)＜0时，

其中，f_Δ为频率变化量，θ₁是第一动态支路的电压和电流的相位差，θ_目是目标相位差，k是比例系数，根据实际情况进行设置，ω为角频率，ω＝2πf，f为当前工作频率,θ′(ω)是第一动态支路的电压和电流的相位差对角频率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)是第一动态支路的电压和电流的相位差对预设固定频率ω_s的导数，同θ′(ω)的公式。

8.超声手术工具目标相位差确定方法，该方法基于一超声波换能器等效电路，所述超声波换能器等效电路包括第一支路及第一动态支路，其特征在于：所述超声波换能器等效电路还包括与所述第一支路和第一动态支路并联的第二动态支路；所述方法中通过一目标相位差矫正函数来确定目标相位差，所述目标相位差矫正函数是根据所述超声波换能器等效电路确定。