超聲刀頻率跟蹤裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種超聲刀頻率跟蹤裝置及方法，其解決了現(xiàn)有超聲設(shè)備中頻率跟蹤速度慢、效率不高的問題，其包括處理器、可編程邏輯電路FPGA單元、電源模塊、可調(diào)節(jié)電源模塊、存儲模塊、顯示模塊、聲音模塊、按鍵及指示燈模塊、故障檢測模塊、安全檢測模塊、信號調(diào)理模塊、功率放大輸出模塊、控制模塊、ADC模塊一、ADC模塊二、電壓反饋模塊、電流反饋模塊及壓電換能器,本發(fā)明查找速度快，運(yùn)行效率高，能快速跟蹤壓電換能器系統(tǒng)不斷變化的諧振頻率，能保證壓電換能器系統(tǒng)處于諧振頻率狀態(tài)；本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于超聲刀。
【專利說明】
超聲刀頻率跟蹤裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種醫(yī)療器械，具體設(shè)及一種超聲刀，特別是一種超聲刀頻率跟蹤裝 置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我們知道，超聲刀在外科手術(shù)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，根據(jù)具體器械的構(gòu)造和 工作原理，超聲刀可W在切割組織的同時進(jìn)行凝血，其工作過程中沒有電流通過人體，組織 焦挪小，從而對患者的損傷小。超聲刀可用于開放式外科手術(shù)、腹腔鏡或內(nèi)窺鏡外科手術(shù)， 包括機(jī)器人輔助的手術(shù)中；超聲刀一般包括超聲刀主機(jī)、驅(qū)動柄、刀頭W及控制開關(guān)，刀頭 由壓電換能器、刀桿和刀尖組成;超聲儀器工作時，超聲刀主機(jī)發(fā)出激勵信號驅(qū)動壓電換能 器，壓電換能器控制超聲刀刀頭的刀桿和刀尖進(jìn)行高頻率往復(fù)運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)切割人體組 織，同時達(dá)到止血的效果。
[0003] 超聲刀主機(jī)通過發(fā)出激勵信號驅(qū)動壓電換能器工作時，只有使壓電換能器處于諧 振頻率狀態(tài)下工作，才能保證超聲刀頭的振幅輸出最大，而此時超聲刀切割組織的效率才 會最高，因此，超聲波換能器的驅(qū)動電路應(yīng)W其諧振頻率信號進(jìn)行激勵。而在實(shí)際手術(shù)中， 負(fù)載會隨著切割人體組織的不同而不斷變化，從而使整個系統(tǒng)的諧振頻率也發(fā)生變化，此 時就需要改變驅(qū)動頻率使之與系統(tǒng)的諧振頻率達(dá)到一致。
[0004] 如圖1所示，為壓電換能器的等效電路圖，圖2為壓電換能器的阻抗-頻率曲線，圖3 為壓電換能器的相位-頻率曲線，圖中可W看出，壓電換能器具有很睹峭的諧振曲線，壓電 換能器只有工作在諧振頻率點(diǎn)才具有最大的機(jī)械振幅和最高的電機(jī)轉(zhuǎn)換效率，因此超聲刀 主機(jī)的激勵驅(qū)動信號應(yīng)和壓電換能器的諧振頻率點(diǎn)保持一致，才能實(shí)現(xiàn)超聲刀頭高效的工 作。
[0005] 但是在實(shí)際工作中，隨著溫度的變化W及外界負(fù)載阻抗的變化，壓電換能器系統(tǒng) 的諧振點(diǎn)會發(fā)生偏移，為了使壓電換能器系統(tǒng)始終工作在諧振頻率處，就需要超聲刀主機(jī) 不斷跟蹤壓電換能器系統(tǒng)的諧振頻率，并反饋給超聲刀主機(jī)，超聲刀主機(jī)不斷調(diào)整激勵源 的激勵信號的頻率，保證壓電換能器系統(tǒng)處于諧振頻率狀態(tài)，從而保證超聲刀頭的振幅輸 出最大，而此時超聲刀切割組織的效率才會最高。
[0006] 目前超聲刀頻率跟蹤裝置及方法，其頻率跟蹤算法查找速度慢，運(yùn)行效率低，隨著 溫度的變化W及外界負(fù)載阻抗的變化，壓電換能器系統(tǒng)的諧振點(diǎn)發(fā)生偏移時，不能快速跟 蹤壓電換能器系統(tǒng)不斷變化的諧振頻率，也不能快速反饋給超聲刀主機(jī)，超聲刀主機(jī)不能 及時調(diào)整激勵源的激勵信號的頻率，不能保證壓電換能器系統(tǒng)處于諧振頻率狀態(tài)，從而不 能保證超聲刀頭的振幅輸出最大，就無法保證超聲刀切割組織的效率最高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明針對目前超聲刀頻率跟蹤裝置及方法，其頻率跟蹤算法查找速度慢，運(yùn)行 效率低，隨著溫度的變化W及外界負(fù)載阻抗的變化，壓電換能器系統(tǒng)的諧振點(diǎn)發(fā)生偏移時， 不能快速跟蹤壓電換能器系統(tǒng)不斷變化的諧振頻率，也不能快速反饋給超聲刀主機(jī)，超聲 刀主機(jī)不能及時調(diào)整激勵源的激勵信號的頻率，不能保證壓電換能器系統(tǒng)處于諧振頻率狀 態(tài)，從而不能保證超聲刀頭的振幅輸出最大，就無法保證超聲刀切割組織的效率最高的技 術(shù)問題，提供一種其頻率跟蹤算法查找速度快，運(yùn)行效率高，隨著溫度的變化W及外界負(fù)載 阻抗的變化，壓電換能器系統(tǒng)的諧振點(diǎn)發(fā)生偏移時，能快速跟蹤壓電換能器系統(tǒng)不斷變化 的諧振頻率，也能快速反饋給超聲刀主機(jī)，超聲刀主機(jī)能及時調(diào)整激勵源的激勵信號的頻 率，能保證壓電換能器系統(tǒng)處于諧振頻率狀態(tài)，從而保證超聲刀頭的振幅輸出最大，保證超 聲刀切割組織的效率最高的超聲刀頻率跟蹤裝置及方法。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種超聲刀頻率跟蹤裝置，包括處理器、可編程邏輯電路 FPGA單元、電源模塊、可調(diào)節(jié)電源模塊、存儲模塊、顯示模塊、聲音模塊、按鍵及指示燈模塊、 故障檢測模塊、安全檢測模塊、信號調(diào)理模塊、功率放大輸出模塊、控制模塊、ADC模塊一、 AD對莫塊二、電壓反饋模塊、電流反饋模塊及壓電換能器；
[0009] 處理器與存儲模塊、顯示模塊、聲音模塊連接，處理器與控制模塊、信號調(diào)理模塊 連接，控制模塊、信號調(diào)理模塊分別與功率放大輸出模塊連接，功率放大輸出模塊與可調(diào)節(jié) 電源模塊連接，可調(diào)節(jié)電源模塊與電源模塊連接，功率放大輸出模塊與壓電換能器連接；
[0010] 處理器與可編程邏輯電路FPGA單元連接，可編程邏輯電路FPGA單元與安全檢測模 塊連接，安全檢測模塊另一端與功率放大輸出模塊連接；
[001 U 可編程邏輯電路FPGA單元與ADC模塊連接，ADC模塊一、ADC模塊二分別與電壓反饋 模塊和電流反饋模塊連接；
[0012] 可編程邏輯電路FPGA單元與按鍵及指示燈模塊和故障檢測模塊連接。
[0013] 優(yōu)選地，處理器為DSP處理器。
[0014] 優(yōu)選地，存儲模塊為邸PROM。
[0015] 優(yōu)選地，AD對莫塊為DSP自帶模塊或者外部高速AD對莫塊，AD對莫塊至少有兩通道。
[0016] 本發(fā)明還提供一種超聲刀頻率跟蹤裝置的跟蹤方法，包括W下步驟：
[0017] (1化換能器的等效電路得到換能器的阻抗和相角表達(dá)式，及^表達(dá)式。
[0018] (2)模擬換能器在不同工作狀態(tài)，并在此工作狀態(tài)下測量它的特性參數(shù)Co, Ls, Cs, Rs,并計(jì)算某一頻率處對應(yīng)的阻抗、相角及將相同相角處，掃描各點(diǎn)頻率對應(yīng)的阻抗值和 ^值繪制成點(diǎn)狀圖形。 誠
[0019] (3)根據(jù)步驟(2)不同相角處，^隨阻抗的變化曲線，擬合得到擬合曲線。
[0020] (4)處理器將步驟(3)得到的擬合曲線數(shù)值作為子函數(shù)存儲在存儲器中。
[0021] (5)處理器采集電壓反饋和電流反饋信號，由此信號計(jì)算出壓電換能器系統(tǒng)的阻 抗Z和相位角0。
[0022] (6)處理器根據(jù)步驟(5)計(jì)算出的相位角0的大小，選擇步驟(4)存儲的相應(yīng)的子函 數(shù)，再將由步驟(5)計(jì)算出的阻抗值Z作為參變量計(jì)算調(diào)用的子函數(shù)的函數(shù)值，即得到了^ 幻巧 的大小。
[0023] (7)處理器將步驟（6)計(jì)算出的^郝步驟（5)計(jì)算出的相位角0，代入到公式 艦
中，得到需要調(diào)整的頻率值。
[0024] (8)處理器根據(jù)計(jì)算出的需要調(diào)整的頻率值，調(diào)節(jié)輸出信號的頻率，使激勵頻率與 換能器系統(tǒng)自身的諧振頻率一致。
[0025] 優(yōu)選地，步驟(1)的計(jì)算方法包括W下步驟：
[0026] (a)由換能器的等效電路，計(jì)算出換能器阻抗的模的表達(dá)式為：
[0031] (3)
[0027] (1)：；：
[002引 表達(dá)式為：
[0029] 口）；'
[0030] (C)由公式(2)的相角表達(dá)式的相角表達(dá)式可W得到如下公式：
[0032]
[0033]
[0034]
[0035] O ;
[0036] (d)由公式(3)可W得到在相位有微小變化時頻率的變化量，由^也即可得到^的 表達(dá)式。
[0037] 優(yōu)選地，步驟(3)的擬合方法為最小二乘法、拉格朗日插值法或者牛頓插值法等曲 線擬合方法。
[003引優(yōu)選地，步驟(3)的擬合函數(shù)為多項(xiàng)式、指數(shù)函數(shù)或者對數(shù)函數(shù)。
[0039] 本發(fā)明的有益效果是，由于采取了 DSP處理器和可編程邏輯電路FPGA單元，其頻率 跟蹤算法查找速度快，運(yùn)行效率高，隨著溫度的變化W及外界負(fù)載阻抗的變化，壓電換能器 系統(tǒng)的諧振點(diǎn)發(fā)生偏移時，能快速跟蹤壓電換能器系統(tǒng)不斷變化的諧振頻率，也能快速反 饋給超聲刀主機(jī)，超聲刀主機(jī)能及時調(diào)整激勵源的激勵信號的頻率，能保證壓電換能器系 統(tǒng)處于諧振頻率狀態(tài)，從而保證超聲刀頭的振幅輸出最大，保證超聲刀切割組織的效率最 局。
【附圖說明】
[0040] 圖1是壓電換能器等效電路圖；
[0041 ]圖2是壓電換能器的頻率-阻抗曲線圖；
[0042] 圖3是壓電換能器的頻率-相位曲線圖；
[0043] 圖4是本發(fā)明超聲刀頻率跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0044] 圖5是本發(fā)明超聲刀頻率跟蹤方法的邏輯控制框圖；
[0045] 圖6是本發(fā)明壓電換能器在不同相位下，A f/A 0隨阻抗的變化曲線及擬合曲線 圖。
[0046] 圖中符號說明
[0047] 1.電源模塊;2.可調(diào)節(jié)電源模塊;3.控制模塊;4.功率放大輸出模塊;5.壓電換能 器;6.信號調(diào)理模塊;7.存儲模塊邸PROM; 8.顯示模塊;9.聲音模塊；10.DSP處理器；11.按鍵 及指示燈模塊;12.故障檢測模塊；13.可編程邏輯電路FPGA單元；14.安全檢測模塊;15. ADC 模塊一;16.電壓反饋模塊;17. AD對莫塊二;18.電流反饋模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0049] 如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，是本發(fā)明的一種實(shí)施例，一種超聲刀頻率跟蹤 裝置，包括處理器、可編程邏輯電路FPGA單元13、電源模塊1、可調(diào)節(jié)電源模塊2、存儲模塊、 顯示模塊8、聲音模塊9、按鍵及指示燈模塊11、故障檢測模塊12、安全檢測模塊14、信號調(diào)理 模塊6、功率放大輸出模塊4、控制模塊3、ADC模塊一 15、AD對莫塊二17、電壓反饋模塊16、電流 反饋模塊18及壓電換能器5;
[0050] 處理器與存儲模塊2、顯示模塊8、聲音模塊9連接，處理器與控制模塊3、信號調(diào)理 模塊6連接，控制模塊3、信號調(diào)理模塊6分別與功率放大輸出模塊4連接，功率放大輸出模塊 4與可調(diào)節(jié)電源模塊2連接，可調(diào)節(jié)電源模塊2與電源模塊1連接，功率放大輸出模塊4與壓電 換能器5連接；
[0051 ] 處理器與可編程邏輯電路FPGA單元13連接，可編程邏輯電路FPGA單元13與安全檢 測模塊14連接，安全檢測模塊14另一端與功率放大輸出模塊4連接；
[0052] 可編程邏輯電路FPGA單元13與ADC模塊連接，ADC模塊一 15、ADC模塊二17分別與電 壓反饋模塊16和電流反饋模塊18連接；
[0053] 可編程邏輯電路FPGA單元13與按鍵及指示燈模塊11和故障檢測模塊12連接。
[0054] 圖4中可W看出，處理器為DSP處理器10,存儲模塊為存儲模塊邸PR0M7，ADC模塊為 兩路ADC模塊，包括ADC模塊一 15和ADC模塊二17，ADC模塊也可W采用DSP自帶模塊，運(yùn)種方 案的處理器只需要含有兩路精度比較高的ADC模塊或者外部配置一片高精度的兩通道ADC 模塊，硬件電路設(shè)計(jì)簡單，不會因?yàn)槠骷匣仍蛟斐上到y(tǒng)不穩(wěn)定，處理器靈活方便。
[0055] 該實(shí)施例的一種超聲刀裝置的頻率跟蹤方法，包括W下步驟：
[0化6] (1)由換能器的等效電路得到換能器的阻抗和相角表達(dá)式，及^表達(dá)式。
[0057]如圖1所示，為壓電換能器的等效變換電路圖。其中Co為壓電換能器的靜態(tài)電容， 主要是指壓電換能器因夾持人體組織時產(chǎn)生的電容;Ro為壓電換能器陶瓷片內(nèi)的介質(zhì)電損 耗，因并聯(lián)在Co兩端，可W將Ro視為無窮大，通?？蒞忽略其影響（圖中未示出Ro，直接忽 略）；Ls為動態(tài)電感，由壓電換能器質(zhì)量產(chǎn)生;Cs為壓電換能器產(chǎn)生的動態(tài)電容;Rs為超聲刀 切割組織時，負(fù)載產(chǎn)生的動態(tài)電阻。
[0化引 （a)由圖1的換能器的等效電路，計(jì)算出換能器阻抗的模的表達(dá)式為：
[0化9]
(王）；
[0060] (b)由圖1的換能器的等效電路，計(jì)算出換能器阻抗的相角的表達(dá)式為：
[0061 ]
(2)
[0062] 其中0為相位，|Z|為換能器阻抗，W為角頻率，W =化f。[0063] (C)由上面的相角表達(dá)式可W得到如下公式：
[0064] (3)
[00 化]
[0066]
[0067]
[006引 '）；
[0069] (d)由公式(3)可W得到在相位有微小變化時頻率的變化量，由^也即可得到^ Cl 巧 do 的表達(dá)式。
[0070] (2)處理器模擬換能器在不同工作狀態(tài)，并在此工作狀態(tài)下測量它的特性參數(shù)Co， 15，〔5，1^，并計(jì)算某一頻率處對應(yīng)的阻抗、相角及^，將相同相角處，掃描各點(diǎn)頻率對應(yīng)的阻 Qo 抗值和值繪制成點(diǎn)狀圖形。 城
[0071] 根據(jù)換能器在不同工作狀態(tài)下測量的特性參數(shù)Co, Ls, Cs, Rs,并將測量參數(shù)代入公 式（1)、（2)、（3)，可W得到某一頻率處對應(yīng)的阻抗、相角及^如圖6所示曲線，相位角分別 Cld 為-2〇\〇\20°時，"^^隨阻抗的變化曲線，同樣的方法可^得到其他相位角處對應(yīng)的^隨阻 CiO 舶 抗的變化曲線，在運(yùn)里就不一一畫出。
[0072] (3)根據(jù)步驟(2)不同相角處，~隨阻抗的變化曲線，擬合得到擬合曲線。 Orl
[0073] 如圖6所示，相位角分別為-20°、0°、20°時，^隨阻抗的變化曲線，可W看出，在角 CiB 度為-20°~20°之間時，^隨阻抗的變化曲線基本上重合，因此，可W近似的用一條擬合曲 iW 線來表示相角在-20°~20°區(qū)間內(nèi)隨阻抗的變化，即圖6中的擬合曲線。其他不同型號的 舶 換能器系統(tǒng)可W根據(jù)自身的特性得到相應(yīng)的相位區(qū)間及擬合曲線。
[0074] 擬合方法在運(yùn)里采用最小二乘法，但不局限于最小二乘法，還可W采用拉格朗日 插值法、牛頓插值法等等曲線擬合方法，擬合函數(shù)采用多項(xiàng)式，但不局限于多項(xiàng)式，其它像 指數(shù)函數(shù)，對數(shù)函數(shù)等都可W采用。
[0075] 換能器在不同相位下，Af/A 0隨阻抗的變化曲線及擬合曲線，擬合曲線的函數(shù)表 達(dá)式為：
[0076]
CS)
[0077] 其中n為所取的擬合曲線的最高指數(shù)，Po,…Pn為擬合曲線的系數(shù)。
[0078] 對于其他相位處的Af/A 0隨阻抗的變化曲線按照上述方法可W得出。在相位比 較大的時候，曲線會向上偏移。實(shí)際應(yīng)用中，可W根據(jù)具體的換能器得到幾個相位區(qū)間下的 擬合曲線，根據(jù)系統(tǒng)檢測到的相位值來調(diào)用不同的擬合曲線函數(shù)得到對應(yīng)的§值。 dB
[0079] 如圖6中的擬合曲線為擬合后得到的^隨阻抗的變化曲線圖。 Cin
[0080] (4)處理器將步驟(3)得到的擬合曲線數(shù)值作為子函數(shù)存儲在存儲器中。
[0081] 步驟(3)得到的擬合曲線即公式(8)作為子函數(shù)存儲在存儲器中，如果各個相角處 曲線相差較大，可按相角劃分區(qū)間得到一系列的曲線，將運(yùn)些曲線都存儲在存儲器中。
[0082] (5)處理器采集電壓反饋和電流反饋信號，由此信號計(jì)算出壓電換能器系統(tǒng)的阻 抗Z和相位角0。
[0083] (6)處理器根據(jù)步驟(5)計(jì)算出的相位角0的大小，選擇步驟(4)存儲的相應(yīng)的子函 數(shù)，再將由步驟(5)計(jì)算出的阻抗值Z作為參變量計(jì)算調(diào)用的子函數(shù)的函數(shù)值，即得到了^ 的大小。
[0084] (7)處理器將步驟(6)計(jì)算出的^和步驟巧)計(jì)算出的相位角0，代入到公式(9)中， 撇 得到需要調(diào)整的頻率值。
[0085]
：9)
[0086] 式(9)中，a為接近于1的調(diào)節(jié)因子。
[0087] (8)處理器根據(jù)計(jì)算出的需要調(diào)整的頻率值，調(diào)節(jié)輸出信號的頻率，使激勵頻率與 換能器系統(tǒng)自身的諧振頻率一致。
[0088] 采取W上辦法，就可W保證超聲刀頭工作在最佳狀態(tài)。W上控制方法，其頻率跟蹤 算法查找速度快，運(yùn)行效率高，隨著溫度的變化W及外界負(fù)載阻抗的變化，壓電換能器系統(tǒng) 的諧振點(diǎn)發(fā)生偏移時，能快速跟蹤壓電換能器系統(tǒng)不斷變化的諧振頻率，也能快速反饋給 超聲刀主機(jī)，超聲刀主機(jī)能及時調(diào)整激勵源的激勵信號的頻率，能保證壓電換能器系統(tǒng)處 于諧振頻率狀態(tài);對于不同的超聲換能器來說，只需要根據(jù)超聲換能器在不同工作狀態(tài)下 的特性參數(shù)來調(diào)整擬合函數(shù)的常量系數(shù)即可實(shí)現(xiàn)對壓電換能器的精確控制，從而控制超聲 刀頭的振幅輸出最大，超聲刀切割組織的效率最高。
[0089] 唯W上所述者，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，當(dāng)不能W此限定本發(fā)明實(shí)施的范 圍，故其等同組件的置換，或依本發(fā)明專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修改，皆應(yīng)仍屬本發(fā) 明權(quán)利要求書涵蓋之范疇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超聲刀頻率跟蹤裝置，其特征在于：包括處理器、可編程邏輯電路FPGA單元、電 源模塊、可調(diào)節(jié)電源模塊、存儲模塊、顯示模塊、聲音模塊、按鍵及指示燈模塊、故障檢測模 塊、安全檢測模塊、信號調(diào)理模塊、功率放大輸出模塊、控制模塊、ADC模塊一、ADC模塊二、電 壓反饋模塊、電流反饋模塊及壓電換能器； 所述處理器與所述存儲模塊、所述顯示模塊、所述聲音模塊連接，所述處理器與所述控 制模塊、所述信號調(diào)理模塊連接，所述控制模塊、信號調(diào)理模塊分別與所述功率放大輸出模 塊連接，所述功率放大輸出模塊與所述可調(diào)節(jié)電源模塊連接，所述可調(diào)節(jié)電源模塊與所述 電源模塊連接，所述功率放大輸出模塊與所述壓電換能器連接； 所述處理器與所述可編程邏輯電路FPGA單元連接，所述可編程邏輯電路FPGA單元與所 述安全檢測模塊連接，所述安全檢測模塊另一端與所述功率放大輸出模塊連接； 所述可編程邏輯電路FPGA單元與所述ADC模塊連接，所述ADC模塊一、所述ADC模塊二分 別與所述電壓反饋模塊和所述電流反饋模塊連接； 所述可編程邏輯電路FPGA單元與所述按鍵及指示燈模塊和所述故障檢測模塊連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲刀頻率跟蹤裝置，其特征在于:所述處理器為DSP處理器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲刀頻率跟蹤裝置，其特征在于:所述存儲模塊為EEPROM。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲刀頻率跟蹤裝置，其特征在于:所述ADC模塊為DSP自帶模 塊或者外部高速ADC模塊，所述ADC模塊至少有兩通道。5. -種如權(quán)利要求1-4所述任一項(xiàng)超聲刀頻率跟蹤裝置的跟蹤方法，其特征在于:包括 以下步驟： (1) 由換能器的等效電路得到換能器的阻抗和相角表達(dá)式，及^表達(dá)式； (2) 模擬換能器在不同工作狀態(tài)，并在此工作狀態(tài)下測量它的特性參數(shù)Co，Ls，Cs，Rs，并 計(jì)算某一頻率處對應(yīng)的阻抗、相角及I，將相同相角處，掃描各點(diǎn)頻率對應(yīng)的阻抗值和I值 ?θ clH 繪制成點(diǎn)狀圖形； (3) 根據(jù)步驟(2)不同相角處，^隨阻抗的變化曲線，擬合得到擬合曲線； αθ (4) 處理器將所述步驟(3)得到的所述擬合曲線數(shù)值作為子函數(shù)存儲在存儲器中； (5) 處理器采集電壓反饋和電流反饋信號，由此信號計(jì)算出壓電換能器系統(tǒng)的阻抗Z和 相位角Θ; (6) 處理器根據(jù)所述步驟(5)計(jì)算出的相位角Θ的大小，選擇步驟(4)存儲的相應(yīng)的子函 數(shù)，再將由所述步驟(5)計(jì)算出的阻抗值Z作為參變量計(jì)算調(diào)用的子函數(shù)的函數(shù)值，即得到 了>大??； (7) 處理器將所述步驟（6)計(jì)算出的g和步驟（5)計(jì)算出的相位角Θ，代入到公式 ClH Af f= CX X : X Θ中，得到需要調(diào)整的頻率值； CiB (8) 處理器根據(jù)所述計(jì)算出的需要調(diào)整的頻率值，調(diào)節(jié)輸出信號的頻率，使激勵頻率與 換能器系統(tǒng)自身的諧振頻率一致。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的跟蹤方法，其特征在于:所述步驟（1)中的所述換能器的阻抗 和相角表達(dá)式，及￥表達(dá)式的計(jì)算，包括以下步驟： (a)由換能器的等效電路，計(jì)算出換能器阻抗的模的表達(dá)式為：(d)由所述步驟(b)中的公式(3)可以得到在相位有微小變化時頻率的變化量，由也 即可得到f的表達(dá)式。 αθ7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的跟蹤方法，其特征在于:所述步驟(3)中的所述擬合方法為最 小二乘法、拉格朗日插值法或者牛頓插值法等曲線擬合方法。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的跟蹤方法，其特征在于:所述步驟(3)中的所述擬合函數(shù)為多 項(xiàng)式、指數(shù)函數(shù)或者對數(shù)函數(shù)。
【文檔編號】G06F17/50GK106021174SQ201610534423
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月8日
【發(fā)明人】李樂平, 徐佳, 張煥虎, 姚大強(qiáng), 董曉宇, 曲鵬
【申請人】山東威瑞外科醫(yī)用制品有限公司