一种超声波驱动电路、驱动方法及超声肺功能仪技术

本发明专利技术公开了一种超声波驱动电路、驱动方法及超声肺功能仪，其中驱动电路包括处理器、升压驱动模块、第一发射接收模块、第二发射接收模块、信号放大模块以及为各模块供电的电源模块，所述处理器分别与升压驱动模块、第一发射接收模块、第二发射接收模块和信号放大模块连接，所述升压驱动模块分别与第一发射接收模块和第二发射接收模块连接，所述信号放大模块分别与第一发射接收模块和第二发射接收模块连接。本发明专利技术通过将电源模块提供的电压升压为驱动电压，并采用驱动电压驱动第一发射接收模块和第二发射接收模块发射超声波，极大地降低驱动电路的能耗；同时可以减小电池体积，从而减小了设备的体积，可广泛应用于超声波技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波驱动电路、驱动方法及超声肺功能仪
本专利技术涉及超声波
，尤其涉及一种超声波驱动电路、驱动方法及超声肺功能仪。
技术介绍
随着经济发展，环境污染越来越严重，导致越来越多的人患有呼吸系统疾病。肺功能检查是呼吸系统疾病的必要检查之一，通过肺功能仪测量肺部功能，达到检测呼吸系统异常的目的。对于早期检出肺、呼吸道病变，如慢性支气管炎、肺气肿、支气管哮喘、间歇性肺病等有重要的指导意义。肺功能仪的核心技术就是传感器技术，重点是流量传感器。现在大部分肺功能仪流量测量是采用涡轮或压差传感器进行测量。涡轮式流量计，原理是依据转动部件(叶轮或涡轮)的转动速度与流体速度成正比的特性进行测量。气流通过时推动叶轮或涡轮转动，叶轮式采用光电调调制原理，通过光电效应，涡轮式采用磁电调制原理，通过磁电效应，把叶轮或涡轮的机械转动信号转换成电信号输出。由于叶轮的运动惯性和转轴与轴承间摩擦力矩等因素，会影响传感器的精度。压差式流量传感器线性度好比较准确，但传统的压差式流速传感器采用金属筛网，需要温度和压力补偿，受干扰因素多，需要线性校正。当流量大时压差也大，呼吸阻力也就大，而且水汽容易在上面凝结从而造成流速测量误差,为避免水气的凝结还需要加温装置，但加温会使气体膨胀而测量误差更大，而且清洗消毒后都需要晾干后才能使用。为了解决上述问题，现在提出了采用超声流量传感器进行测量。超声流量传感器，其原理是利用超声波必须借助介质传播，顺着流量的方向，超声传播会加快；逆着流量的方向，超声传播会减慢。那么其时间差，就是流量。超声气体流量测量技术，则具有灵敏度高(对微弱气流也非常敏感)，线性度好，测试精确，不受呼出气体的密度、粘性、湿度和温度等参数的影响，重复性好，稳定性好，免校准，呼吸阻力小，容易消毒避免交叉感染。但是现在的超声流量传感器在工作时，需要产生一个持续的固定的驱动信号，这样的工作方式，需要消耗较多的能量，如此超声流量传感器需要在连接市电的情况下工作，或者需要给超声流量传感器佩戴一个较大的电池设备，如此无法实现超声肺功能仪的便携性。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种更加节能的超声波驱动电路、驱动方法及超声肺功能仪。本专利技术所采用的第一技术方案是：一种超声波驱动电路，包括处理器、升压驱动模块、第一发射接收模块、第二发射接收模块、信号放大模块以及为各模块供电的电源模块，所述处理器分别与升压驱动模块、第一发射接收模块、第二发射接收模块和信号放大模块连接，所述升压驱动模块分别与第一发射接收模块和第二发射接收模块连接，所述信号放大模块分别与第一发射接收模块和第二发射接收模块连接；所述升压驱动模块用于将电源模块提供的电压升压为驱动电压，并采用驱动电压驱动第一发射接收模块和第二发射接收模块发射超声波。进一步，所述第一发射接收模块包括第一超声波头、第一电阻、第二电阻、第一NMOS管和第一电容；所述第一超声波头的正极分别与第一电阻的一端、第二电阻的一端和第一电容的一端连接，所述第一电阻的另一端连接至驱动电压，所述第二电阻的另一端与第一NMOS管的漏极连接，所述第一NMOS管的栅极与处理器连接，所述第一电容的另一端与信号放大模块连接，所述第一超声波头的负极和第一NMOS管的源极均接地。进一步，还包括信号屏蔽电路和电子开关芯片，所述信号放大模块通过屏蔽电路与电子开关芯片连接，所述处理器分别与信号屏蔽电路和电子开关芯片连接。进一步，所述信号屏蔽电路包括第三电阻、第四电阻、第二NMOS管、第三NMOS管、第二电容和第三电容；所述第三电阻的一端与信号放大模块的第一输出端连接，所述第三电阻的另一端分别与第二NMOS管漏极和第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与电子开关芯片的第一输入端连接；所述第四电阻的一端与信号放大模块的第二输出端连接，所述第四电阻的另一端分别与第三NMOS管漏极和第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端与电子开关芯片的第二输入端连接；所述处理器分别与第二NMOS管的栅极和第三NMOS管的栅极连接，所述第二NMOS管的源极和第三NMOS管的源极均接地。进一步，在所述电子开关芯片的输出端还设有二级信号放大模块。进一步，所述升压驱动模块包括第五电阻、第六电阻、第四电容、第五电容、电感、第四NMOS管、二极管和第六电容；所述电感的一端分别与电源模块、第四电容的一端和第五电容的一端连接，所述电感的另一端分别与第四NMOS管的漏极和二极管的正极连接，所述二极管的负极通过第六电容接地，且从二极管的负极获得驱动电压，所述二极管的负极依次通过第五电阻和第六电阻接地，并从第五电阻和第六电阻的连接点处获取电压反馈至处理器，所述第四NMOS管的栅极连接至处理器，所述第四NMOS管的源极、第四电容的另一端和第五电容的另一端均接地。本专利技术所采用的第二技术方案是：一种超声波驱动方法，包括以下步骤：将电源模块提供的电压升压为驱动电压；按照预设方式轮流采用驱动电压驱动第一发射接收模块和第二发射接收模块发射超声波信号，以使第一发射接收模块和第二发射接收模块相互接收对方发射的超声波信号；对采集的超声波信号转换为电信号，并对电信号放大后传输至处理器。进一步，还包括以下步骤：根据电信号计算超声波在第一发射接收模块和第二发射接收模块之间的时间差；根据时间差计算第一发射接收模块和第二发射接收模块之间气体的流速。本专利技术所采用的第三技术方案是：一种超声肺功能仪，包括吹气管和超声波驱动电路，所述超声波驱动电路采用上所述的一种超声波驱动电路。进一步，还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块与超声波驱动电路连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的超声波驱动电路，通过将电源模块提供的电压升压为驱动电压，并采用驱动电压驱动第一发射接收模块和第二发射接收模块发射超声波，无需采样固定频率的驱动信号来驱动，极大地降低驱动电路的能耗，实现更加节能地驱动；同时可以减小电池体积，从而减小了设备的体积，使设备更具有便携性。附图说明图1是本专利技术一种超声波驱动电路的结构框图；图2是具体实施例中第一发射接收模块的电子电路图；图3是具体实施例中屏蔽电路和电子开关芯片的电子电路图；图4是具体实施例中升压驱动模块的电子电路图；图5是具体实施例中电源模块的电子电路图；图6是本专利技术一种超声波驱动方法的步骤流程图；图7是具体实施例中计算流量的示意图。具体实施方式如图1所示，本实施例提供了一种超声波驱动电路，包括处理器、升压驱动模块、第一发射接收模块、第二发射接收模块、信号放大模块以及为各模块供电的电源模块，所述处理器分别与升压驱动模块、第一发射接收模块、第二发射接收模块和信号放大模块连接，所述升压驱动模块分别与第一发射接收模块和第二发射接收模块连接，所述信号放大模块分别与第一发射接收模块和第二发射接收模块连接；所述升压驱动模块用于将电源模块提供的电压升压为驱动电压，并采用驱动电压驱动第一发射接收模块和第二发射接收模块发射超声波。目前的超声波驱动是通过驱动产生一个持续的固定的驱动信号去驱动超声波头，比如连续产生10个200KHz的方波，通过该方波使超声波头发射固定频率的波形，这样的驱动信号需要输出电流，因此需要消耗较多的能量。而本实施例提出的驱动电路，则是通过升压驱动模块将电源模块提供的电压升压至驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波驱动电路，其特征在于，包括处理器、升压驱动模块、第一发射接收模块、第二发射接收模块、信号放大模块以及为各模块供电的电源模块，所述处理器分别与升压驱动模块、第一发射接收模块、第二发射接收模块和信号放大模块连接，所述升压驱动模块分别与第一发射接收模块和第二发射接收模块连接，所述信号放大模块分别与第一发射接收模块和第二发射接收模块连接；所述升压驱动模块用于将电源模块提供的电压升压为驱动电压，并采用驱动电压驱动第一发射接收模块和第二发射接收模块发射超声波。

【技术特征摘要】
1.一种超声波驱动电路，其特征在于，包括处理器、升压驱动模块、第一发射接收模块、第二发射接收模块、信号放大模块以及为各模块供电的电源模块，所述处理器分别与升压驱动模块、第一发射接收模块、第二发射接收模块和信号放大模块连接，所述升压驱动模块分别与第一发射接收模块和第二发射接收模块连接，所述信号放大模块分别与第一发射接收模块和第二发射接收模块连接；所述升压驱动模块用于将电源模块提供的电压升压为驱动电压，并采用驱动电压驱动第一发射接收模块和第二发射接收模块发射超声波。2.根据权利要求1所述的一种超声波驱动电路，其特征在于，所述第一发射接收模块包括第一超声波头、第一电阻、第二电阻、第一NMOS管和第一电容；所述第一超声波头的正极分别与第一电阻的一端、第二电阻的一端和第一电容的一端连接，所述第一电阻的另一端连接至驱动电压，所述第二电阻的另一端与第一NMOS管的漏极连接，所述第一NMOS管的栅极与处理器连接，所述第一电容的另一端与信号放大模块连接，所述第一超声波头的负极和第一NMOS管的源极均接地。3.根据权利要求1所述的一种超声波驱动电路，其特征在于，还包括信号屏蔽电路和电子开关芯片，所述信号放大模块通过屏蔽电路与电子开关芯片连接，所述处理器分别与信号屏蔽电路和电子开关芯片连接。4.根据权利要求3所述的一种超声波驱动电路，其特征在于，所述信号屏蔽电路包括第三电阻、第四电阻、第二NMOS管、第三NMOS管、第二电容和第三电容；所述第三电阻的一端与信号放大模块的第一输出端连接，所述第三电阻的另一端分别与第二NMOS管漏极和第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与电子开关芯片的第一输入端连接；所述第四电阻的一端与信号放大模块的第二输出端连接，所述第四电阻的另一端分别与第三NMOS管漏极和第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端与电子开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：李坤耀，周玉民，田禾燊，邓英强，陈建民，
申请(专利权)人：广州畅呼医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44