[發(fā)明專利]一種高頻超聲換能器鎖頻實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811257569.0
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109365250B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設計）人: 劉玉菲;唐帥;陳璐;孫長河
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學
• 主分類號: B06B1/02
• 分類號: B06B1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高頻超聲換能器鎖頻實現(xiàn)方法，其特征在于：包括處理器模塊、DDS信號發(fā)生模塊、可調(diào)功率放大模塊、電壓電流采樣及I/V轉(zhuǎn)換模塊、乘法器模塊、低通濾波器模塊、ADC采樣模塊、顯示模塊和高頻超聲換能器，

利用處理器模塊驅(qū)動DDS信號發(fā)生模塊產(chǎn)生頻率可變的高頻連續(xù)正弦波信號；利用可調(diào)功率放大模塊對高頻正弦波信號進行可調(diào)功率放大；經(jīng)過功率放大的高頻連續(xù)正弦波信號驅(qū)動高頻超聲換能器以連續(xù)波模式工作；利用電壓電流采樣及I/V轉(zhuǎn)換模塊對換能器負載輸出電壓電流信號進行采集，電壓信號進行分壓采集處理，電流信號經(jīng)過I/V轉(zhuǎn)換成電壓信號進行采集；將采集到的電壓電流信號送入乘法器模塊進行混頻處理；將輸出得到混頻信號送入低通濾波器模塊，將高頻分量信號濾除，剩下低頻直流分量；將低頻直流分量送入ADC采樣模塊進行AD轉(zhuǎn)換，ADC采樣數(shù)據(jù)處理采用中位值平均濾波法，輸出反應相位差大小的數(shù)字化低頻直流分量的值；將AD轉(zhuǎn)換后的值送入處理器模塊進行判斷處理，通過判斷ADC采樣直流分量，根據(jù)采樣值大小確定相位差大小，利用大小步長搜索方法對頻率進行跟蹤和鎖定，最后輸出鎖定后的諧振頻率；最后將鎖定的諧振頻率結(jié)果輸出顯示到顯示模塊上；

所述低通濾波器模塊階數(shù)為五階，截止頻率為10Hz。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻超聲換能器鎖頻實現(xiàn)方法，其特征在于：所述處理器作為主控中心，控制所述DDS信號發(fā)生模塊產(chǎn)生高頻率可變的正弦波，同時處理所述ADC采樣模塊的采樣數(shù)據(jù)以及驅(qū)動所述顯示模塊，進行后續(xù)編程處理和結(jié)果顯示。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高頻超聲換能器鎖頻實現(xiàn)方法，其特征在于：所述處理器控制所述DDS信號發(fā)生模塊輸出連續(xù)的高頻率正弦波，在時鐘信號上升沿到來時將一位數(shù)據(jù)信息通過位控制引腳輸入到芯片中去，當位控制信息傳送完畢，通過頻率控制引腳產(chǎn)生一個脈沖對輸出頻率和相位進行更新。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻超聲換能器鎖頻實現(xiàn)方法，其特征在于：所述可調(diào)功率放大模塊實現(xiàn)對所述DDS信號發(fā)生模塊產(chǎn)生的連續(xù)正弦波信號進行可調(diào)節(jié)式功率放大。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻超聲換能器鎖頻實現(xiàn)方法，其特征在于：所述電壓電流采樣及I/V轉(zhuǎn)換模塊中的I/V轉(zhuǎn)換模塊采用跨阻式運算放大電路，其輸入偏置電流為2pA，輸入失調(diào)電壓為±250μV。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻超聲換能器鎖頻實現(xiàn)方法，其特征在于：所述乘法器模塊帶寬為250MHz，滿足高頻超聲信號所需帶寬要求。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高頻超聲換能器鎖頻實現(xiàn)方法，其特征在于：所述ADC采樣模塊采用芯片為24位高精度，電壓分辨率為10μV。