一種實(shí)現(xiàn)超聲波變頻發(fā)射的系統(tǒng)與方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種實(shí)現(xiàn)超聲波變頻發(fā)射的系統(tǒng)與方法，屬于超聲波應(yīng)用領(lǐng)域。系統(tǒng)包括控制器、超聲波發(fā)生器、超聲波換能器，依據(jù)超聲波換能器的諧振頻率點(diǎn)，進(jìn)行頻率區(qū)間劃分，在控制器中將每個(gè)超聲波換能器與其諧振頻率所屬區(qū)間建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，由控制器判斷需發(fā)射的超聲波頻率從屬于哪個(gè)頻率區(qū)間，則控制超聲波發(fā)生器驅(qū)動(dòng)該頻率區(qū)間對(duì)應(yīng)的超聲波換能器工作，從而實(shí)現(xiàn)不同的超聲波發(fā)生規(guī)律，可使不同頻率的超聲波換能器按照不同的規(guī)律單獨(dú)或混合進(jìn)行發(fā)射，或者隨機(jī)發(fā)射。利用該方法產(chǎn)生的超聲波具有多種頻率與多種規(guī)律，可以應(yīng)用在超聲波清洗、超聲波驅(qū)鳥等需要實(shí)現(xiàn)超聲波變頻發(fā)射的場(chǎng)合。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)超聲波變頻發(fā)射的系統(tǒng)與方法，具體的說是涉及一種可產(chǎn)生 多頻率多種規(guī)律的超聲波的發(fā)射系統(tǒng)與方法。屬于超聲波發(fā)射領(lǐng)域。 一種實(shí)現(xiàn)超聲波變頻發(fā)射的系統(tǒng)與方法 技術(shù)背景
[0002] 隨著超聲波技術(shù)在人們?nèi)粘Ｉ钆c生產(chǎn)中的廣泛使用，對(duì)超聲波產(chǎn)生的要求越來 越高，許多場(chǎng)合需要用到變頻超聲波發(fā)射，但由于超聲波換能器的諧振頻率固定，很難實(shí)現(xiàn) 一套系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)大功率變頻超聲波發(fā)射。
[0003] 在很多場(chǎng)合單一頻率的超聲波已經(jīng)不能滿足需要，例如在超聲波清洗中采用傳統(tǒng) 的單一頻率超聲波會(huì)造成清洗不均勻清洗效果差；在超聲波驅(qū)鳥中單一頻率的超聲波會(huì)使 鳥類很快產(chǎn)生適應(yīng)能力，從而失去驅(qū)鳥效果。若采用變頻超聲波能夠使上述問題得到很好 的解決。
[0004] 中國專利"基于數(shù)字脈沖驅(qū)動(dòng)的變頻超聲波系統(tǒng)"（申請(qǐng)?zhí)枺?01310254782. 7)提 出超聲波換能器為多組超聲波換能單元組成的換能模組，但是沒有給出多種頻率及混頻發(fā) 射的控制方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可實(shí)現(xiàn)多種頻率多種規(guī)律 的變頻超聲波發(fā)射系統(tǒng)與方法，滿足日常生產(chǎn)中各種對(duì)變頻超聲波有所需求的場(chǎng)合，產(chǎn)生 超聲波頻率可變，發(fā)生規(guī)律可控，能夠滿足不同場(chǎng)合的應(yīng)用需要，使用方便。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下： 本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)超聲波變頻反射的系統(tǒng)與方法，包括控制器、超聲波發(fā)生器、超聲波 換能器；系統(tǒng)中超聲波換能器的數(shù)量為N (N>1)個(gè)，每個(gè)換能器的諧振頻率均不相同，從低 到高依次為f\、f2、…、fN ;在f\、f2、…、&個(gè)諧振頻率所在的頻率區(qū)間中，選取N+1個(gè)分界 點(diǎn)頻率值，記為SpSi、…、S N，利用所述分界點(diǎn)頻率將超聲波頻率范圍劃分成N個(gè)頻率區(qū)間， 且滿足[SQ，Sj、f 2e [Si，S2]、…、fNe [S^SJ ;在控制器中將每個(gè)超聲波換能器與 其諧振頻率所屬區(qū)間建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，由控制器判斷需發(fā)射的超聲波頻 率從屬于哪個(gè)頻率區(qū)間，并控制超聲波發(fā)生器驅(qū)動(dòng)該頻率區(qū)間對(duì)應(yīng)的超聲波換能器工作。
[0007] 所述的一種實(shí)現(xiàn)超聲波變頻發(fā)射的系統(tǒng)與方法，該系統(tǒng)可由一個(gè)超聲波發(fā)生器驅(qū) 動(dòng)N個(gè)超聲波換能器，同一時(shí)刻只有一個(gè)超聲波換能器工作，產(chǎn)生一種頻率的超聲波；或者 每個(gè)超聲波換能器由獨(dú)立的超聲波發(fā)生器驅(qū)動(dòng)，采用這種方式可實(shí)現(xiàn)同一時(shí)刻多個(gè)超聲波 換能器可同時(shí)工作，發(fā)射由多種頻率組成的混頻超聲波，使發(fā)出超聲波頻率更加的復(fù)雜多 變。
[0008] 所述的一種實(shí)現(xiàn)超聲波變頻發(fā)射的系統(tǒng)與方法，需發(fā)射的超聲波頻率可采用設(shè)定 規(guī)律或隨機(jī)方式生成，將所需特定規(guī)律的超聲波發(fā)射規(guī)律預(yù)先通過程序?qū)懭肟刂破髦校?制器根據(jù)預(yù)先設(shè)定規(guī)律控制每個(gè)超聲波換能器每次持續(xù)工作時(shí)間。
[0009] 所述的一種實(shí)現(xiàn)超聲波變頻發(fā)射的系統(tǒng)與方法，每個(gè)超聲波換能器在驅(qū)動(dòng)時(shí)可采 用調(diào)幅方式，通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率不變只改變幅值大小來調(diào)整所發(fā)超聲波的聲強(qiáng)，并可以與 其他超聲波換能器相互配合工作，產(chǎn)生多種頻率、聲強(qiáng)相結(jié)合的超聲波。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是一種實(shí)現(xiàn)超聲波變頻發(fā)射的系統(tǒng)與方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0011] 圖2是一種實(shí)現(xiàn)超聲波變頻發(fā)射的系統(tǒng)與方法的頻率區(qū)間劃分圖。
[0012] 圖3是一種實(shí)現(xiàn)超聲波變頻發(fā)射的系統(tǒng)與方法的驅(qū)動(dòng)載波示意圖。
[0013] 圖中：1-控制器，2-超聲波發(fā)生器，3-超聲波換能器。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明： 如圖1所示，本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)超聲波變頻發(fā)射的系統(tǒng)與方法，由控制器（1)、超聲波 發(fā)生器（2)、超聲波換能器（3)組成，控制器（1)控制超聲波發(fā)生器（2)產(chǎn)生不同頻率的超聲 波驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)超聲波換能器（3)工作；超聲波換能器（3)的數(shù)量為N (N>1)個(gè)，每個(gè)超 聲波換能器（3)的諧振頻率均不相同，每種超聲波換能器（3)只能發(fā)出其特定諧振頻率的 超聲波。
[0015] 系統(tǒng)有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種是由一個(gè)超聲波發(fā)生器（2)驅(qū)動(dòng)N個(gè)超聲波換能器 (3)，根據(jù)驅(qū)動(dòng)超聲波換能器（3)諧振頻率的不同，超聲波發(fā)生器（2)能夠產(chǎn)生不同諧振頻 率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，此種方式同一時(shí)刻只有一個(gè)超聲波換能器工作，只能產(chǎn)生一種頻率的超聲 波；另一種是每個(gè)超聲波換能器（3)由獨(dú)立的超聲波發(fā)生器（2)驅(qū)動(dòng)，同一時(shí)刻多個(gè)超聲波 換能器可同時(shí)工作，這種方法發(fā)射混頻超聲波。這兩種方式超聲波發(fā)生器（2)產(chǎn)生何種頻率 的超聲波信號(hào)以及驅(qū)動(dòng)何種諧振頻率的超聲波換能器（3)都是由控制器（1)進(jìn)行控制的。
[0016] 如圖2所示，系統(tǒng)中N個(gè)超聲波換能器（3)的諧振頻率從低到高分別為f\、 f2、…、fN，在諧振頻率所組成的連續(xù)的頻率區(qū)間上取N+1個(gè)分界點(diǎn)頻率值，記為SpSi、…、 SN，利用所述分界點(diǎn)頻率將超聲波頻率范圍劃分成N個(gè)頻率區(qū)間，且滿足e ['SJ、 f2 e [SpS^、…、fN e [Sn+SJ ;在控制器（1)中將每個(gè)超聲波換能器（3)與其諧振頻率 所屬區(qū)間建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，由控制器（1)判斷需發(fā)射的超聲波頻率f從屬 于哪個(gè)頻率區(qū)間，則控制超聲波發(fā)生器（2)驅(qū)動(dòng)該頻率區(qū)間對(duì)應(yīng)的超聲波換能器（3)工作。
[0017] 系統(tǒng)發(fā)射的超聲波規(guī)律可采用預(yù)先編制好的音頻文件，工作時(shí)由控制器（1)進(jìn)行 實(shí)時(shí)解析和控制。預(yù)先編制好的音頻文件可以是可聽見的音樂或歌曲旋律，按照設(shè)定的規(guī) 律映射到上述超聲波區(qū)間上，驅(qū)動(dòng)與該區(qū)間對(duì)應(yīng)的超聲波換能器（3)發(fā)出超聲波。該音頻 文件也可以是鳥叫聲通過算法映射到超聲波頻率區(qū)間。
[0018] 如圖3所示，每個(gè)超聲波換能器可采用調(diào)幅方式驅(qū)動(dòng)，即載波方式，載波信號(hào)的頻 率決定了超聲波換能器發(fā)聲頻率，通過調(diào)節(jié)載波的幅值，可相應(yīng)的改變超聲波電源（2)的輸 出，從而改變超聲波換能器（2)的發(fā)聲聲強(qiáng)。也可在其頻點(diǎn)上疊加形成一個(gè)較低頻率的聲 波，從而拓寬音律范圍。
[0019] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施實(shí)例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神 和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種實(shí)現(xiàn)超聲波變頻發(fā)射的系統(tǒng)與方法，系統(tǒng)包括控制器、超聲波發(fā)生器、超聲波換 能器，其特征在于，系統(tǒng)中超聲波換能器的數(shù)量為N (N>1)個(gè)，每個(gè)換能器的諧振頻率均不 相同，從低到高依次為fpf^、…、心； 選取N+1個(gè)分界點(diǎn)頻率值，記為SpSi、…、SN，利用所述分界點(diǎn)頻率將超聲波頻率范圍 劃分成N個(gè)頻率區(qū)間，且滿足e [S^Sjj e [Si，S2]、…、fNe [S^SJ ; 在控制器中將每個(gè)超聲波換能器與其諧振頻率所屬區(qū)間建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)系統(tǒng)工 作時(shí)，由控制器判斷需發(fā)射的超聲波頻率從屬于哪個(gè)頻率區(qū)間，則控制超聲波發(fā)生器驅(qū)動(dòng) 該頻率區(qū)間對(duì)應(yīng)的超聲波換能器工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)超聲波變頻發(fā)射的系統(tǒng)與方法，其特征在于，可由 一個(gè)超聲波發(fā)生器驅(qū)動(dòng)N個(gè)超聲波換能器，同一時(shí)刻只有一個(gè)超聲波換能器工作；或者每 個(gè)超聲波換能器由獨(dú)立的超聲波發(fā)生器驅(qū)動(dòng)，同一時(shí)刻多個(gè)超聲波換能器可同時(shí)工作，發(fā) 射混頻超聲波。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)超聲波變頻發(fā)射的系統(tǒng)與方法，其特征在于，需發(fā) 射的超聲波頻率可采用設(shè)定規(guī)律或隨機(jī)方式生成，每個(gè)超聲波換能器每次持續(xù)工作時(shí)間由 控制器進(jìn)行控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)超聲波變頻發(fā)射的系統(tǒng)與方法，其特征在于，需發(fā) 射的超聲波頻率可采用預(yù)先編制好的音頻文件，工作時(shí)由控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)解析和控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)超聲波變頻發(fā)射的系統(tǒng)與方法，其特征在于，每個(gè) 超聲波換能器在驅(qū)動(dòng)時(shí)可采用調(diào)幅方式，并與其他超聲波換能器相互配合工作。
【文檔編號(hào)】B06B1/02GK104117478SQ201410388796
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年8月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月10日
【發(fā)明者】周封, 王晨光, 劉健, 王丙全, 郝婷, 崔博聞, 劉小可, 宋躍慶, 胡海濤, 謝恩哲 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué), 周封