全数字化超声波发生器控制系统及方法

技术领域

本发明涉及超声波领域技术，尤其是指一种全数字化超声波发生器控制系统及方法。

背景技术

超声波发生器，又称超声波驱动电源、电子箱、超声波控制器，是大功率超声系统的重要组成部分。超声波发生器作用是把市电转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号，驱动超声波换能器工作。大功率超声波电源从转换效率方面考虑一般采用开关电源的电路形式。超声波电源分为自激式和它激式电源，自激式电源称为超声波模拟电源，它激式电源称为超声波发生器。

目前的超声波发生器主要采用模拟信号对超声波换能器进行控制，这种控制方法可靠性较低，并且工作前需要进行参数设置，需要进行扫频等操作来确定工作参数，使用起来较为的不便。因此，有必要研究一种方案以解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种全数字化超声波发生器控制系统及方法，其能有效解决现有之超声波发生器可靠性低并且使用不便的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种全数字化超声波发生器控制系统，包括有换能器、第一模数转换器芯片、第二模数转换器芯片、数字信号处理器芯片以及功率放大器；该第一模数转换器芯片和第二模数转换器芯片均连接换能器；该数字信号处理器芯片包括有第一数字滤波器、第二数字滤波器、第一FFT频谱分析模块、第二FFT频谱分析模块、幅相处理电路、逻辑处理电路、频率功率联合处理电路、DDS波形产生器和PWM产生器；该第一数字滤波器和第二数字滤波器分别连接第一模数转换器芯片和第二模数转换器芯片，该第一FFT频谱分析模块和第二FFT频谱分析模块分别连接第一数字滤波器和第二数字滤波器，该幅相处理电路连接第一FFT频谱分析模块和第二FFT频谱分析模块，该逻辑处理电路连接幅相处理电路，该频率功率联合处理电路连接幅相处理电路和逻辑处理电路，该DDS波形产生器连接频率功率联合处理电路，该PWM产生器连接DDS波形产生器，该功率放大器连接PWM产生器和换能器。

作为一种优选方案，所述数字信号处理器芯片还包括有网络通信电路。

作为一种优选方案，所述数字信号处理器芯片为因特尔系列FPGA芯片。

一种全数字化超声波发生器控制方法，使用前述全数字化超声波发生器控制系统，包括有以下步骤：

（1）由第一模数转换器芯片和第二模数转换器芯片分别对换能器进行电流和电压的采集，并进行模数转换；

（2）由第一数字滤波器和第二数字滤波器分别对电流和电压的数字信号进行过滤；

（3）由第一FFT频谱分析模块和第二FFT频谱分析模块分别对电流和电压的数字信号进行FFT频谱分析；

（4）由幅相处理电路对FFT频谱分析后的数字信号进行幅相处理；

（5）由逻辑处理电路对幅相处理后的数字信号进行逻辑处理；

（6）该频率功率联合处理电路将逻辑处理后的数字信号和幅相处理后的数字信号结合进行频率功率联合处理；

（7）DDS波形产生器根据联合处理后的结果进行DDS波形的产生；

（8）PWM产生器根据DDS波形产生PWM波形；

（9）功率放大器根据PWM波形进行功率放大并输向给换能器。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

通过配合利用各个芯片，可对电流和电压进行全数字化处理，可靠性高，并可实现智能化处理，无需工作前的参数设置，无需扫频等操作来确定工作参数，在工作频率范围内可智能分析负载特性，做到即插即用，本控制系统可应对不同的应用场景，使用非常的方便。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之较佳实施例的原理框图。

附图标识说明：

10、换能器 20、第一模数转换器芯片

30、第二模数转换器芯片 40、数字信号处理器芯片

41、第一数字滤波器 42、第二数字滤波器

43、第一FFT频谱分析模块 44、第二FFT频谱分析模块

45、幅相处理电路 46、逻辑处理电路

47、频率功率联合处理电路 48、DDS波形产生器

49、PWM产生器 401、网络通信电路

50、功率放大器。

具体实施方式

请参照图1所示，其显示出了本发明之较佳实施例一种全数字化超声波发生器控制系统的具体结构，包括有换能器10、第一模数转换器芯片20、第二模数转换器芯片30、数字信号处理器芯片40以及功率放大器50。

该第一模数转换器芯片20和第二模数转换器芯片30均连接换能器10，该第一模数转换器芯片20和第二模数转换器芯片30分别用于对换能器10进行电流和电压的采集并进行模数转换。

该数字信号处理器芯片40包括有第一数字滤波器41、第二数字滤波器42、第一FFT频谱分析模块43、第二FFT频谱分析模块44、幅相处理电路45、逻辑处理电路46、频率功率联合处理电路47、DDS波形产生器48和PWM产生器49；该第一数字滤波器41和第二数字滤波器42分别连接第一模数转换器芯片20和第二模数转换器芯片30，该第一FFT频谱分析模块43和第二FFT频谱分析模块44分别连接第一数字滤波器41和第二数字滤波器42，该幅相处理电路45连接第一FFT频谱分析模块43和第二FFT频谱分析模块44，该逻辑处理电路46连接幅相处理电路45，该频率功率联合处理电路47连接幅相处理电路46和逻辑处理电路46，该DDS波形产生器48连接频率功率联合处理电路47，该PWM产生器49连接DDS波形产生器48，该功率放大器50连接PWM产生器49和换能器10。

在本实施例中，所述数字信号处理器芯片40还包括有网络通信电路401，所述数字信号处理器芯片40为因特尔系列FPGA芯片。

本发明还公开了一种全数字化超声波发生器控制方法，使用前述全数字化超声波发生器控制系统，包括有以下步骤：

（1）由第一模数转换器芯片20和第二模数转换器芯片30分别对换能器10进行电流和电压的采集，并进行模数转换。

（2）由第一数字滤波器41和第二数字滤波器42分别对电流和电压的数字信号进行过滤。

（3）由第一FFT频谱分析模块43和第二FFT频谱分析模块44分别对电流和电压的数字信号进行FFT频谱分析。

（4）由幅相处理电路45对FFT频谱分析后的数字信号进行幅相处理。

（5）由逻辑处理电路46对幅相处理后的数字信号进行逻辑处理。

（6）该频率功率联合处理电路47将逻辑处理后的数字信号和幅相处理后的数字信号结合进行频率功率联合处理。

（7）DDS波形产生器48根据联合处理后的结果进行DDS波形的产生。

（8）PWM产生器49根据DDS波形产生PWM波形。

（9）功率放大器50根据PWM波形进行功率放大并输向给换能器10。

本发明的设计重点在于：通过配合利用各个芯片，可对电流和电压进行全数字化处理，可靠性高，并可实现智能化处理，无需工作前的参数设置，无需扫频等操作来确定工作参数，在工作频率范围内可智能分析负载特性，做到即插即用，本控制系统可应对不同的应用场景，使用非常的方便。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。