本实用新型专利技术提供了超声手柄驱动系统：DDS输出正弦电信号，一级放大电路和二级放大电路对正弦电信号依次放大后输出至变压器，变压器输出的正弦电信号驱动超声手柄高频振动；DSP中的比较器比较输入变压器的正弦电信号的电流相位和所述电压相位的相位差，相位差为负时，驱动DDS增大输出正弦电信号的频率，相位差为正时，驱动DDS减小输出正弦电信号的频率。通过实时获取并检测正弦电信号的电流相位和电压相位，在所述电流相位和所述电压相位差不等于0时，动态调整DDS输出的正弦电信号的频率，使得变压器输出的正弦电信号与超声手柄的谐振频率相等，解决了超声手柄的实际工作频率相较于空载状态下的谐振频率发生偏移的问题，实现超声手柄在实际工作中高频谐振。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供了超声手柄驱动系统：DDS输出正弦电信号，一级放大电路和二级放大电路对正弦电信号依次放大后输出至变压器，变压器输出的正弦电信号驱动超声手柄高频振动；DSP中的比较器比较输入变压器的正弦电信号的电流相位和所述电压相位的相位差，相位差为负时，驱动DDS增大输出正弦电信号的频率，相位差为正时，驱动DDS减小输出正弦电信号的频率。通过实时获取并检测正弦电信号的电流相位和电压相位，在所述电流相位和所述电压相位差不等于0时，动态调整DDS输出的正弦电信号的频率，使得变压器输出的正弦电信号与超声手柄的谐振频率相等，解决了超声手柄的实际工作频率相较于空载状态下的谐振频率发生偏移的问题，实现超声手柄在实际工作中高频谐振。【专利说明】一种超声手柄驱动系统
本技术涉及电学
，特别是涉及一种超声手柄驱动系统。
技术介绍
频率自适应的超声驱动系统是一台超声手术设备的核心，所述超声驱动系统包括 超声驱动电路以及超声手柄，所述超声驱动电路输出高频的超声驱动电压信号加载到超声 手柄上，实现驱动所述超声手柄片的高频振动，进而实现驱动所述超声手柄前端的手术刀 进行微创伤手术。 超声驱动电路与超声手柄构成的所述超声驱动系统的等效阻抗为电阻R与电抗X 组成，电阻R与电抗X的关系如公式(1)所示： Z = R+jX (1) 当加载在所述超声手柄的驱动电压信号的频率与所述超声手柄的谐振频率相同 时，所述超声手柄工作于谐振状态，则Z = R，电抗X = 0,所述超声驱动电路输出的所有的电 能都转化成所述超声手柄的机械能，不会产生大量的热损耗，浪费所述超声驱动系统的驱 动功率。 由于手术刀在手术的过程中触碰的身体组织结构的硬度不同，深度也不同，导致 所述超声手柄所受到的阻力不断发生变化，使得所述超声手柄的实际工作频率相较于空载 状态下的谐振频率发生偏移。当所述超声手柄工作在非谐振频率下时，驱动所述超声手柄 的部分电能会转化成热能损失，降低所述超声驱动系统的驱动效率，大量的热积累还会缩 短所述超声驱动系统的使用寿命，导致所述超声手柄的机械损坏或驱动电路烧毁。
技术实现思路
本技术解决的技术问题在于提供一种超声手柄驱动系统，解决了现有技术中 超声手柄的实际工作频率相较于空载状态下的谐振频率发生偏移的问题。 为此，本技术解决技术问题的技术方案是： -种超声手柄驱动系统，所述系统包括：直接数字式频率合成器DDS，一级放大电路，二级放大电路，变压器，第一电阻R1， 第二电阻R2,第三电阻R3,数字信号处理器DSP以及超声手柄； 所述DDS的电信号输出端口与所述一级放大电路相连，所述一级放大电路与所述 二级放大电路相连，所述二级放大电路与所述变压器的一个输入端口相连，所述变压器的 另一个输入端口与所述第三电阻R3串联后接地，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2串联后 与所述变压器并联，所述变压器的输出端与所述超声手柄串联后接地； 所述DDS的电信号输出端口将正弦电信号输出至所述一级放大电路，所述一级放 大电路对所述正弦电信号进行一级放大，所述二级放大电路对一级放大后的正弦电信号放 大进行二级放大，所述二级放大电路将二级放大后的正弦电信号输出至变压器，所述变压 器输出的正弦电信号驱动所述超声手柄高频振动； 所述DSP包括第一采集端口，第二采集端口，比较器以及控制信号输出端口，所述 DSP每隔预设时间间隔从所述第一采集端口采集所述第二电阻R2的电压U1，根据所述第二 电阻R2的电压U1以及所述第一电阻R1获得所述变压器的输入电压Uin的电压相位;所述第 一采集端口采集所述第二电阻R2的电压U1的同时，所述DSP从所述第二采集端口采集所述 第三电阻R3的电压U2，根据所述第三电阻R3的电压U2获得所述变压器的输入电流I i n的电 流相位，所述DSP中的比较器比较所述电流相位和所述电压相位的相位差是否为0,当所述 电流相位和所述电压相位的相位差为负时，所述DSP通过控制信号输出端口向所述DDS发送 第一驱动信号，所述第一驱动信号用于驱动所述DDS增大输出正弦电信号的频率，当所述电 流相位和所述电压相位的相位差为正时，所述DSP通过控制信号输出端口向所述DDS发送第 二驱动信号，所述第二驱动信号用于驱动所述DDS减小输出正弦电信号的频率，直至所述电 流相位和所述电压相位的相位差为〇,使得所述变压器输出的正弦电信号驱动所述超声手 柄尚频谐振。 可选的， 所述DDS和所述DSP通过串行外设接口 SPI相连。 可选的， 所述第一电阻R1为所述第二电阻R2的10至15倍，第三电阻R3为大功率毫欧级电 阻。 可选的，所述二级放大电路包括： 高功率放大器、绝缘栅双极型晶体管或场效应管。 通过上述技术方案可知，本技术有如下有益效果：本技术实施例提供了一种超声手柄驱动系统，包括:DDS将正弦电信号输出至 所述一级放大电路，所述一级放大电路对所述正弦电信号进行一级放大，所述二级放大电 路对一级放大后的正弦电信号放大进行二级放大，所述二级放大电路将二级放大后的正弦 电信号输出至变压器，所述变压器输出的正弦电信号驱动所述超声手柄高频振动;DSP中的 比较器比较正弦电信号的电流相位和所述电压相位的相位差是否为0,当所述电流相位和 所述电压相位的相位差为负时，所述DSP通过控制信号输出端口向所述DDS发送第一驱动信 号，所述第一驱动信号用于驱动所述DDS增大输出正弦电信号的频率，当所述电流相位和所 述电压相位的相位差为正时，所述DSP通过控制信号输出端口向所述DDS发送第二驱动信 号，所述第二驱动信号用于驱动所述DDS减小输出正弦电信号的频率，直至所述电流相位和 所述电压相位的相位差为〇,使得所述变压器输出的正弦电信号驱动所述超声手柄高频谐 振。通过实时获取并检测正弦电信号的电压相位和电流相位，在所述电流相位和所述电压 相位差不等于〇时，动态调整DDS输出的正弦电信号的频率，使得所述变压器输出的正弦电 信号与所述超声手柄的谐振频率相等，解决了超声手柄的实际工作频率相较于空载状态下 的谐振频率发生偏移的问题，驱动所述超声手柄在实际工作中高频谐振。【附图说明】为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对 于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其 他的附图。 图1为本技术实施例提供的超声手柄驱动系统结构示意图； 图2为本技术实施例提供的超声手柄驱动系统空载谐振频率测量示意图； 图3为本技术实施例提供的超声手柄驱动系统有负载时谐振频率测量示意 图；图4为本技术实施例提供的超声手柄驱动系统有负载时电压相位超如不意图； 图5为本技术实施例提供的超声手柄驱动系统有负载时电流相位超前示意 图； 图6为利用本技术实施例所提供的超声手柄驱动系统驱动步骤流程图。【具体实施方式】 本技术实施例提供了一种超声手柄驱动系统，在所述电流相位和所述电压相 位差不等于〇时，动态调整DDS输出的正弦电信号的频率，驱动超声手柄在实际工作中高频 谐振。 下面结合附图对本技术具体实本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超声手柄驱动系统，其特征在于，所述系统包括：直接数字式频率合成器DDS，一级放大电路，二级放大电路，变压器，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，数字信号处理器DSP以及超声手柄；所述DDS的电信号输出端口与所述一级放大电路相连，所述一级放大电路与所述二级放大电路相连，所述二级放大电路与所述变压器的一个输入端口相连，所述变压器的另一个输入端口与所述第三电阻R3串联后接地，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2串联后与所述变压器并联，所述变压器的输出端与所述超声手柄串联后接地；所述DDS的电信号输出端口将正弦电信号输出至所述一级放大电路，所述一级放大电路对所述正弦电信号进行一级放大，所述二级放大电路对一级放大后的正弦电信号放大进行二级放大，所述二级放大电路将二级放大后的正弦电信号输出至变压器，所述变压器输出的正弦电信号驱动所述超声手柄高频振动；所述DSP包括第一采集端口，第二采集端口，比较器以及控制信号输出端口，所述DSP每隔预设时间间隔从所述第一采集端口采集所述第二电阻R2的电压U1，根据所述第二电阻R2的电压U1以及所述第一电阻R1获得所述变压器的输入电压Uin的电压相位；所述第一采集端口采集所述第二电阻R2的电压U1的同时，所述DSP从所述第二采集端口采集所述第三电阻R3的电压U2，根据所述第三电阻R3的电压U2获得所述变压器的输入电流Iin的电流相位，所述DSP中的比较器比较所述电流相位和所述电压相位的相位差是否为0，当所述电流相位和所述电压相位的相位差为负时，所述DSP通过控制信号输出端口向所述DDS发送第一驱动信号，所述第一驱动信号用于驱动所述DDS增大输出正弦电信号的频率，当所述电流相位和所述电压相位的相位差为正时，所述DSP通过控制信号输出端口向所述DDS发送第二驱动信号，所述第二驱动信号用于驱动所述DDS减小输出正弦电信号的频率，直至所述电流相位和所述电压相位的相位差为0，使得所述变压器输出的正弦电信号驱动所述超声手柄高频谐振。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：连少华，
申请(专利权)人：连少华，
类型：新型
国别省市：北京;11
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