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龙图腾网获悉浙江大学温州研究院申请的专利一种超声换能器的可重构L型动态阻抗匹配网络系统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：CN120090591B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-26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：202510135510.8，技术领域涉及：H03H7/38；该发明授权一种超声换能器的可重构L型动态阻抗匹配网络系统是由叶选杰;王凯平;孙煜;王添翼;请求不公布姓名;王肃杰设计研发完成，并于2025-02-07向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种超声换能器的可重构L型动态阻抗匹配网络系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种超声换能器的可重构L型动态阻抗匹配网络系统，通过实时调整阻抗匹配参数和结构，实现实时优化功率传输效率。本发明通过调节匹配电路中的电感和电容组合以及连接方式，能够实时响应超声换能器负载的变化，适配驱动器的负载能力，保证驱动器在适当的负载范围内稳定运行。此外，本发明通过动态调节阻抗，不仅能够提高系统的功率传输效率，还能够有效防止因负载不匹配引起的设备故障或性能降低，从而确保超声治疗等应用中的高效能和稳定性。

本发明授权一种超声换能器的可重构L型动态阻抗匹配网络系统在权利要求书中公布了：1.一种超声换能器的可重构L型动态阻抗匹配网络系统，其特征在于：该系统设置在驱动器与超声换能器之间，包括实时阻抗测量模块、匹配网络切换模块以及动态调节控制模块，所述实时阻抗测量模块用于实时采集驱动器输出端的电压和电流信号，从而测算出超声换能器的等效负载阻抗值；所述动态调节控制模块根据等效负载阻抗值与目标阻抗值之间的差异控制匹配网络切换模块，动态调整其中电感和电容的组合状态，进而改变阻抗匹配网络的拓扑结构，实现阻抗匹配； 所述实时阻抗测量模块包括： 电压测量模块，用于测量采集驱动器输出端的电压信号； 电流测量模块，用于测量采集驱动器输出端的电流信号； 同步模数转换模块，用于将采集到的电压信号和电流信号从模拟量转换为数字量； 阻抗计算单元，利用数字化的电压信号和电流信号通过离散傅里叶变换提取电压信号和电流信号在特定频率ω上的频率分量，分别记为U和I，进而通过以下公式计算出超声换能器的等效负载阻抗值Z； 其中：|Uω|和分别为U的幅值和相位，|Iω|和分别为I的幅值和相位，j为虚数单位，e为自然常数，ω为超声换能器的工作频率； 所述匹配网络切换模块采用可重构的L型阻抗匹配网络，其包括一个电感阵列、一个电容阵列以及四个单刀双掷开关S1～S4，其中S1的一端与驱动器的正极或负极输出端相连，S1的另一端与电感阵列的一端相连，S2的一端与驱动器的正极或负极输出端相连，S2的另一端与电容阵列的一端相连，电感阵列的另一端与S3的一端相连，S3的另一端与超声换能器的正极或负极输入端相连，电容阵列的另一端与S4的一端相连，S4的另一端与超声换能器的正极或负极输入端相连；驱动器的负极输出端与超声换能器的负极输入端短接相连； 所述电感阵列由多个电感串联组成，每个电感均单独并联一个单刀单掷开关，这些电感的电感值依次呈指数级步进；所述电容阵列由多个电容并联组成，每个电容均单独串联一个单刀单掷开关，这些电容的电容值依次呈指数级步进； 当S1接驱动器的正极输出端，S2接驱动器的负极输出端，S3和S4接超声换能器的正极输入端，此时L型阻抗匹配网络为低通降低阻抗型；当S1和S2接驱动器的正极输出端，S3接超声换能器的正极输入端，S4接超声换能器的负极输入端，此时L型阻抗匹配网络为低通提高阻抗型；当S1接驱动器的负极输出端，S2接驱动器的正极输出端，S3和S4接超声换能器的正极输入端，此时L型阻抗匹配网络为高通降低阻抗型；当S1和S2接驱动器的正极输出端，S3接超声换能器的负极输入端，S4接超声换能器的正极输入端，此时L型阻抗匹配网络为高通提高阻抗型； 所述动态调节控制模块的具体控制流程如下： 1控制S1接驱动器的正极输出端，S2接驱动器的负极输出端，S3接超声换能器的正极输入端，S4接超声换能器的负极输入端，控制电感阵列中的开关使电感阵列的电感值为0，此时通过实时阻抗测量模块测算出超声换能器的等效负载阻抗值Z作为初始阻抗值； 2根据初始阻抗值以及外部提供的目标阻抗值和高低通要求，确定L型阻抗匹配网络的类型，进而控制电感阵列和电容阵列中的开关使L型阻抗匹配网络形成对应类型的拓扑结构； 当R≤Zr且外部要求高通情况下，L型阻抗匹配网络为高通降低阻抗型； 当R≤Zr且外部要求低通情况下，L型阻抗匹配网络为低通降低阻抗型； 当Zi≥0且外部要求高通情况下，L型阻抗匹配网络为高通提高阻抗型； 当Zi≥0且外部要求低通情况下，L型阻抗匹配网络为低通降低阻抗型； 当Zi＜0且外部要求高通情况下，L型阻抗匹配网络为高通降低阻抗型； 当Zi＜0且外部要求低通情况下，L型阻抗匹配网络为低通提高阻抗型； 当且外部要求高通情况下，L型阻抗匹配网络为高通提高阻抗型； 当且外部要求低通情况下，L型阻抗匹配网络为低通提高阻抗型； 其中：R为目标阻抗值，Zr和Zi分别为等效负载阻抗值Z的实部和虚部； 3根据初始阻抗值、目标阻抗值以及L型阻抗匹配网络的类型，计算出电感阵列的电感值以及电容阵列的电容值，并作为理论值； 4控制电感阵列和电容阵列中的开关，将电感阵列和电容阵列切换成最接近理论值的组合结构； 5重新利用实时阻抗测量模块测算出超声换能器的等效负载阻抗值Z作为实际阻抗值； 6根据实际阻抗值、目标阻抗值以及L型阻抗匹配网络的类型，计算出电感阵列的电感值以及电容阵列的电容值，并作为有效值；将理论值与有效值之差作为电感阵列和电容阵列的调节量； 7判断所述调节量是否小于最小步进值：若是，则执行步骤8；若否，则执行步骤4继续进行调节优化； 8判断是否有实时匹配需求：若是，则执行步骤5；若否，则执行步骤9； 9匹配结束，保持当前L型阻抗匹配网络的结构形态； 所述步骤3和步骤6中通过以下公式计算电感阵列的电感值以及电容阵列的电容值； 若L型阻抗匹配网络为低通降低阻抗型，则： 若L型阻抗匹配网络为高通降低阻抗型，则： 若L型阻抗匹配网络为低通提高阻抗型，则： 若L型阻抗匹配网络为高通提高阻抗型，则： 其中：L和C分别为电感阵列的电感值以及电容阵列的电容值，Yr和Yi分别为等效负载阻抗值Z对应导纳值的实部和虚部。

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