本技術(shù)屬于超聲波，尤其涉及一種超聲波系統(tǒng)能量輸出控制方法、系統(tǒng)及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、目前所廣泛使用的超聲波發(fā)生器均是專為某種特殊用途的生產(chǎn)線使用所研發(fā)，在用于實驗室或更通用的用途時，存在以下不足：

2、1.不能匹配比較寬范圍的多種換能器?，F(xiàn)有超聲波發(fā)生器往往只提供固定頻率，這就導(dǎo)致實驗室不僅需要配備多種超聲波發(fā)生器方能覆蓋較寬的實驗頻率區(qū)間，而且無法做到頻率的全覆蓋。

3、2.不能對超聲波系統(tǒng)的實際輸出能量進行準確計量?，F(xiàn)有超聲波發(fā)生器有模擬式或數(shù)字式兩大類型。模擬式發(fā)生器從結(jié)構(gòu)上無法實現(xiàn)對輸出能量的計量；數(shù)字式在目前所提供的技術(shù)方案中仍具有如下缺點：現(xiàn)有超聲波發(fā)生器大多未提供能量輸出計量功能，或者沒有考慮空載能量和基低損耗以至于未能準確計量實際的輸出能量，或者無法在恢復(fù)中斷運行后繼續(xù)計量能量，或者無法通過控制所輸出的能量總量實現(xiàn)超聲波發(fā)生器的工作反饋。而是只直接記錄超聲波頻率、功率時間等參數(shù)，但實際上超聲波的工作頻率是在變動的，超聲波發(fā)生器的最大功率和實際功率的比例并不能固定，而是受換能器、外部因素等諸多因素的影響。因而在用同樣的超聲波發(fā)生器和換能器，以及使用同樣的功率比例和時間進行同一項生產(chǎn)和實驗時，其實并不能保證平穩(wěn)輸出一致的有效能量，使得生產(chǎn)實驗過程中需要重復(fù)重新摸索工藝參數(shù)，大大降低生產(chǎn)實驗的效率、可靠性和可重復(fù)性。

4、3.現(xiàn)有超聲波系統(tǒng)輸出能量的計量方法并不精確。在超聲波應(yīng)用中，超聲波系統(tǒng)包括超聲波發(fā)生器、超聲波換能器和超聲波諧振器。超聲波發(fā)生器將輸入電源轉(zhuǎn)換為高頻電信號、輸出給超聲波換能器，超聲波換能器將電信號轉(zhuǎn)化為機械振動，并通過諧振器對外做功；為實現(xiàn)閉環(huán)控制，超聲波換能器亦可也向超聲波發(fā)生器反饋電信號。超聲波系統(tǒng)的實際輸出是由超聲波諧振器對外進行的，但該輸出功率無法直接測量，只能通過間接方法計算獲得。普遍的計算方式是通過超聲波發(fā)生器獲得從超聲波換能器反饋的電信號計算其工作時和空載時的功率，相減獲得。該計算方法并不精確且成本高昂。超聲波換能器和超聲波諧振器組成超聲波對外做功的部件，可以總稱為超聲波換能器。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本技術(shù)提供了一種超聲波系統(tǒng)能量輸出控制方法、系統(tǒng)及設(shè)備，通過計量實際超聲波系統(tǒng)輸出能量并進行有效反饋控制，從而實現(xiàn)每次能量的穩(wěn)定可靠輸出，大大提高了生產(chǎn)效率。

2、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了一種超聲波系統(tǒng)能量輸出控制方法，所述方法包括：

3、s100：獲取超聲波換能器的空載消耗功率和超聲波發(fā)生器的實時總功率，并實時獲取所述超聲波發(fā)生器的內(nèi)部消耗功率，以計算獲得超聲波系統(tǒng)的實際輸出功率；其中，所述實際輸出功率=實時總功率-超聲波發(fā)生器工作時的內(nèi)部消耗功率-超聲波換能器的空載消耗功率。

4、s200：根據(jù)所述實際輸出功率獲取超聲波系統(tǒng)輸出能量。

5、s300：在任一預(yù)設(shè)間隔時間判斷所述超聲波系統(tǒng)輸出能量是否達到預(yù)設(shè)能量值，若達到，則中斷并根據(jù)反饋信號判斷是否繼續(xù)工作，若是，則恢復(fù)對超聲波系統(tǒng)輸出能量的計量；否則，終止計量；若未達到，則繼續(xù)對所述超聲波系統(tǒng)輸出能量進行計量疊加，直到所述超聲波系統(tǒng)輸出能量的計量終止為止；其中，所述反饋信號至少由當前超聲波發(fā)生器和超聲波換能器的工作狀態(tài)決定。

6、s400：將在所述任一預(yù)設(shè)間隔時間內(nèi)終止計量后的超聲波系統(tǒng)輸出能量作為當前超聲波系統(tǒng)工作周期內(nèi)的實際輸出能量。

7、在本技術(shù)中，所述步驟s100包括：

8、實時判斷或在任一預(yù)設(shè)時間內(nèi)判斷所述實際輸出功率與預(yù)設(shè)功率的差值是否在預(yù)設(shè)差值區(qū)間內(nèi)，若超出所述預(yù)設(shè)差值區(qū)間，則通過所述超聲波發(fā)生器調(diào)整所述實際輸出功率，以使得所述實際輸出功率與預(yù)設(shè)功率的差值在預(yù)設(shè)差值范圍內(nèi)，再轉(zhuǎn)入s200；否則直接轉(zhuǎn)入s200。

9、在本技術(shù)中，在執(zhí)行步驟s100之前，包括：

10、通過檢測所述超聲波換能器的工作頻率作為中心頻率，以使得所述超聲波發(fā)生器根據(jù)所述中心頻率一次輸出對應(yīng)的頻率值，或間隔預(yù)設(shè)輸出時間依次輸出多個頻率值；其中，間隔預(yù)設(shè)輸出時間輸出的各頻率值在一預(yù)設(shè)頻率范圍內(nèi)，并相距預(yù)設(shè)頻率步長。

11、在本技術(shù)中，所述步驟s200，具體包括：

12、獲取當前超聲波換能器的實時工作時間；根據(jù)所述實際輸出功率和對應(yīng)的實時工作時間獲取超聲波系統(tǒng)輸出能量。

13、在本技術(shù)中，所述超聲波發(fā)生器的工作狀態(tài)至少包括輸出狀態(tài)參數(shù)，所述超聲波換能器的工作狀態(tài)至少包括輸出聲強和振幅；所述步驟s300中的根據(jù)反饋信號判斷是否繼續(xù)工作，包括：

14、獲取所述超聲波發(fā)生器和超聲波換能器的工作狀態(tài)，以當所述輸出狀態(tài)參數(shù)滿足預(yù)設(shè)標準參數(shù)值，所述輸出聲強滿足預(yù)設(shè)輸出聲強標準值，以及所述振幅滿足預(yù)設(shè)振幅標準值時，輸出運作正常信號作為反饋信號，并初步判定恢復(fù)繼續(xù)工作；否則輸出運作異常信號作為反饋信號，并控制終止工作。

15、在本技術(shù)中，所述根據(jù)反饋信號判斷是否繼續(xù)工作，還包括：

16、基于所述輸出狀態(tài)參數(shù)、輸出聲強和振幅判斷當前工作是否已達預(yù)設(shè)工作要求，若已到達，則控制終止工作；否則確認恢復(fù)繼續(xù)工作。

17、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)還提供了一種超聲波系統(tǒng)能量輸出控制系統(tǒng)，采用如上任一所述的一種超聲波系統(tǒng)能量輸出控制方法，所述系統(tǒng)包括：

18、功率獲取模塊，用于獲取超聲波換能器的空載消耗功率和超聲波發(fā)生器的實時總功率，并實時獲取所述超聲波發(fā)生器的內(nèi)部消耗功率，以計算獲得所述超聲波系統(tǒng)的實際輸出功率。

19、能量計量模塊，用于根據(jù)所述實際輸出功率獲取超聲波系統(tǒng)輸出能量。

20、能量反饋控制模塊，用于在任一預(yù)設(shè)間隔時間判斷所述超聲波系統(tǒng)輸出能量是否達到預(yù)設(shè)能量值，若達到，則中斷并根據(jù)反饋信號判斷是否繼續(xù)工作，若是，則恢復(fù)對超聲波系統(tǒng)輸出能量的計量；否則，終止計量；若未達到，則繼續(xù)對所述超聲波系統(tǒng)輸出能量進行計量疊加，直到所述超聲波系統(tǒng)輸出能量的計量終止為止；其中，所述反饋信號至少由當前超聲波發(fā)生器和超聲波換能器的工作狀態(tài)決定。

21、以及，能量輸出模塊，用于將在所述任一預(yù)設(shè)間隔時間內(nèi)終止計量后的超聲波系統(tǒng)輸出能量作為當前超聲波系統(tǒng)工作周期內(nèi)的實際輸出能量。

22、在本技術(shù)中，所述系統(tǒng)還包括：

23、頻率匹配模塊，用于通過檢測所述超聲波換能器的工作頻率作為中心頻率，以使得所述超聲波發(fā)生器根據(jù)所述中心頻率一次輸出對應(yīng)的頻率值，或間隔預(yù)設(shè)輸出時間依次輸出多個頻率值；其中，間隔預(yù)設(shè)輸出時間輸出的各頻率值在一預(yù)設(shè)頻率范圍內(nèi)，并相距預(yù)設(shè)頻率步長。

24、在本技術(shù)中，所述系統(tǒng)還包括：

25、顯示模塊，至少用于顯示所述當前超聲波發(fā)生器和超聲波換能器的工作狀態(tài)，以及所述當前超聲波系統(tǒng)工作周期內(nèi)的實際輸出能量。

26、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)還提供了一種設(shè)備，至少包括如上任一所述的超聲波系統(tǒng)能量輸出控制系統(tǒng)。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)有益效果在于：

28、本技術(shù)提出的一種超聲波系統(tǒng)能量輸出控制方法、系統(tǒng)及設(shè)備，通過實時監(jiān)測超聲波發(fā)生器的內(nèi)部消耗功率，確保了實際輸出功率的準確性，并根據(jù)實際輸出功率計算超聲波系統(tǒng)輸出能量，既可以精準量化超聲波換能器的性能，還能通過預(yù)設(shè)的能量閾值，確保超聲波應(yīng)用在達到所需能量水平時自動停止或調(diào)整，避免過度消耗能量或設(shè)備損壞；本技術(shù)還通過反饋信號，自適應(yīng)動態(tài)調(diào)整工作狀態(tài)，確保在安全、高效的前提下繼續(xù)工作，或在不滿足繼續(xù)工作條件時及時停止運作，從而實現(xiàn)了能量的穩(wěn)定、安全可靠輸出；通過對超聲波系統(tǒng)實際輸出能量的計算方法的改進，能以較低成本實現(xiàn)更高精度。