东北大学朱立达获国家专利权
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龙图腾网获悉东北大学申请的专利一种基于相位定位的超声刀柄谐振频率追踪系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116661348B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310603934.3,技术领域涉及:G05B19/042;该发明授权一种基于相位定位的超声刀柄谐振频率追踪系统及方法是由朱立达;秦德钢;秦少青设计研发完成,并于2023-05-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于相位定位的超声刀柄谐振频率追踪系统及方法在说明书摘要公布了:一种基于相位定位的超声刀柄谐振频率追踪系统及方法,系统包括功率逆变模块、信号采样处理模块、微处理器、松耦合无线供能超声刀柄及可调直流电源。本发明的谐振频率追踪方法结合了相位法搜索快速的优势和最大电流法搜索精准的优势,运用阻抗和相位特性将超声刀柄划分为5个相位工作区,通过相位曲线的单调特性进行快速相位识别,在定位相位位置后,确定最大电流的方向,避免了搜索过程中最大电流方向的多次判断,可快速精准的搜索最大电流点的频率。本发明在相位划分以及判断上,结合扫频结果进行区域划分,主要利用工作区域单调性的差异进行判断,而不是具体值,因此可以适用各种相位范围的相位特性曲线,使得对不同超声刀柄的适用性大大加强。
本发明授权一种基于相位定位的超声刀柄谐振频率追踪系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种基于相位定位的超声刀柄谐振频率追踪方法,采用了基于相位定位的超声刀柄谐振频率追踪系统,系统包括功率逆变模块、信号采样处理模块、微处理器、松耦合无线供能超声刀柄及可调直流电源;所述可调直流电源的电流输出端与功率逆变模块的电流输入端进行电连接,功率逆变模块的电流输出端分两路输出,一路与松耦合无线供能超声刀柄进行电连接,另一路与信号采样处理模块的电流输入端进行电连接;所述信号采样处理模块的信号输出端与微处理器的信号输入端进行电连接,微处理器的信号输出端与功率逆变模块的信号输入端进行电连接; 所述功率逆变模块包括斩波电路子模块、全桥逆变电路子模块、功率控制子模块及驱动频率控制子模块;所述斩波电路子模块的电流输入端与可调直流电源的电流输出端进行电连接,斩波电路子模块的电流输出端与全桥逆变电路子模块的电流输入端进行电连接,全桥逆变电路子模块的电流输出端分两路输出,一路与松耦合无线供能超声刀柄进行电连接,另一路与信号采样处理模块的电流输入端进行电连接;所述功率控制子模块的信号输入端与微处理器的信号输出端进行电连接,功率控制子模块的信号输出端与斩波电路子模块的信号输入端进行电连接;所述驱动频率控制子模块的信号输入端与微处理器的信号输出端进行电连接,驱动频率控制子模块的信号输出端与全桥逆变电路子模块的信号输入端进行电连接; 所述信号采样处理模块包括电压采样滤波子模块、相位转换子模块、电流采样滤波子模块及电流有效值转化子模块;所述电压采样滤波子模块的信号输入端与全桥逆变电路子模块的信号输出端进行电连接,电压采样滤波子模块的信号输出端与相位转换子模块的信号输入端进行电连接,相位转换子模块的信号输出端与微处理器的信号输入端进行电连接;所述电流采样滤波子模块的信号输入端与全桥逆变电路子模块的信号输出端进行电连接,电流采样滤波子模块的信号输出端分两路输出,一路与相位转换子模块的信号输入端进行电连接,另一路与电流有效值转化子模块的信号输入端进行电连接,电流有效值转化子模块的信号输出端与微处理器的信号输入端进行电连接; 所述功率逆变模块用于对松耦合无线供能超声刀柄的频率和功率进行控制和转换;所述信号采样处理模块用于进行信号采样和处理;其中,所述电压采样滤波子模块用于对电压信号进行采样和处理,所述电流采样滤波子模块用于对电流信号进行采样和处理,所述相位转换子模块用于提取电压与电流的相位差,所述电流有效值转化子模块用于提取电流有效值;所述微处理器用于接收来自信号采样处理模块的相位差信号和电流有效值信号,在松耦合无线供能超声刀柄的谐振频率发生偏移时,用于向功率逆变模块发出控制指令,以快速精准的搜索最大电流点的频率; 其特征在于,方法包括如下步骤: 步骤S1:频率扫描与阻抗分析 对当前工作的松耦合无线供能超声刀柄进行频率扫描,同时对当前工作的松耦合无线供能超声刀柄的阻抗特性进行分析,得到当前工作的松耦合无线供能超声刀柄的谐振频率和谐振相位; 步骤S2:工作区间划分 在谐振相位附近的相位范围内,将工作电流维持在最大电流点附近,根据需求的谐振电流工作范围,设定谐振频率区间,并据此划分A、B、C、D、E五个工作区域,为步骤S3的判断提供理论依据; 步骤S3:工作相位定位 当松耦合无线供能超声刀柄工作在失谐状态时,根据步骤S2中划分的各工作区域,对当前频率的工作区域进行判断,判定最大电流的搜索方向;其中,B区处在谐振工作区,不进行搜索;A区频率小于最大电流点的频率,设定搜索为方向为频率增加;C、D、E区频率大于最大电流点的频率,设定搜索为方向为频率减小; 步骤S4:最大电流搜索 根据步骤S3确定的搜索方向,单调调节频率,快速追踪到最大电流点,即谐振频率。
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