[發(fā)明專利]一種超聲骨刀動(dòng)態(tài)阻抗反饋方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010791986.4
• 申請(qǐng)日: 2020-08-08
• 公開（公告）號(hào): CN112075973B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左儀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 雙典醫(yī)療科技(深圳)有限公司
• 主分類號(hào): A61B17/32
• 分類號(hào): A61B17/32;A61B17/16
• 代理公司: 山東恒果知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37347
• 代理人: 張紹磊

1.一種超聲骨刀動(dòng)態(tài)阻抗反饋方法，其特征在于，該超聲骨刀動(dòng)態(tài)阻抗反饋方法的具體電路包括主電源、HMI人機(jī)交互模塊、MCU、數(shù)控激勵(lì)電源、匹配電感和匹配電容組成的匹配電路，阻容分壓電路以及霍爾傳感器組成的采樣電路、增益放大電路、帶通濾波電路、電平調(diào)整電路、入幅相檢測(cè)及低通濾波電路、RMS真有效值電路，其具體操作為以下步驟：

S1、主電源為各模塊提供所需電源，上電完成初始化，MCU由骨刀頻率帶的最小頻率至最大頻率進(jìn)行步進(jìn)掃頻，并控制數(shù)控激勵(lì)電源輸出；

S2、信號(hào)經(jīng)由功率匹配電感、匹配電容組成的匹配電路，送至超聲骨刀的換能器處，由換能器將激勵(lì)電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，設(shè)超聲骨刀壓電換能器的電壓是V＝Ue^jωt、電流是根據(jù)歐姆律:即只要測(cè)量出超聲骨刀的電壓和流進(jìn)超聲骨刀的電流幅度比值以及其相位角，即可計(jì)算出超聲骨刀換能器的阻抗值；

S3、進(jìn)一步的，霍爾傳感器分別對(duì)阻容電路分壓信號(hào)和流過換能器的電流信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣信號(hào)經(jīng)增益放大電路、窄帶寬帶通濾波器以及電平調(diào)整電路；

S4、上述S3中電流信號(hào)的其中一路會(huì)經(jīng)RMS真有效值電路轉(zhuǎn)換電流信號(hào)的真有效值送入MCU的ADC，真有效值通過掃描得出諧振電流的最大值，來判斷超聲骨刀是否已聯(lián)接和是否已經(jīng)損壞，超聲骨刀如果未聯(lián)接或者已經(jīng)損壞，其最大諧振電流會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于出廠預(yù)設(shè)值；

S5、上述S3中電流信號(hào)的另一路送入幅相檢測(cè)及低通濾波電路中，會(huì)轉(zhuǎn)為電壓、電流信號(hào)的幅度比值和相位差信號(hào)，經(jīng)ADC轉(zhuǎn)后進(jìn)入MCU，在R-X坐標(biāo)系由最小二乘擬合阻抗圓，繼而得到諧振頻率，該方法中壓電超聲換能器的R-X等效模型當(dāng)諧振時(shí)，可以等效為諧振時(shí)等效模型，按阻抗公式可推導(dǎo)出可以得到圓心為半徑為的理論阻抗圓，當(dāng)超聲骨刀負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，其阻抗圓會(huì)沿著R軸方向偏移，根據(jù)偏移量可以計(jì)算出諧振頻率的變化量；

S6、進(jìn)一步的，比較計(jì)算當(dāng)前測(cè)量的諧振頻率和初始測(cè)量到的f_s0的差值，通過PID計(jì)算出控制輸出量，再控制調(diào)整數(shù)控激勵(lì)電源的輸出，使其輸出頻率鎖定諧振頻率上。