【CN109877027A】一种超声波换能器的阻抗匹配与收发功能切换电路【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910267331.4(22)申请日 2019.04.03(71)申请人 淄博宇声计量科技有限公司地址 255200 山东省淄博市博山开发区创业大道57号(72)发明人 迟瑞东　历宝忠　迟瑞娟　(74)专利代理机构 济南竹森知识产权代理事务所(普通合伙) 37270代理人 吕利敏(51)Int.Cl.B06B 1/02(2006.01)(54)发明名称一种超声波换能器的阻抗匹配与收发功能切换电路(57)摘要本发明涉及一种超声波换能器的阻抗匹配与收发功能切换电路，其特征在于，包括信号发射回路、信号接收回路和收发切换电路。

本发明满足了超声波换能器作为发射器和接收器高质量高效率工作的要求，收发电路之间切换灵活方便，便于微处理器控制，同时避免了收发电路之间的干扰，保证了作为发射器时的高效率和作为接收器时的良好的信噪比。

本发明的整体电路设计基于系统高精度低成本和复杂工作环境的核心要求，实现信号低失真度、低杂散信号辐射、低功耗的设计目标，满足换能器的阻抗匹配要求和系统功能的高效灵活切换。

权利要求书1页 说明书4页 附图3页CN 109877027 A 2019.06.14C N 109877027A1.一种超声波换能器的阻抗匹配与收发功能切换电路，其特征在于，包括信号发射回路、信号接收回路和收发切换电路；其中，所述信号发射回路包括信号调制器SM、变压器T1、信号调制输入电路阻抗Xp、阻尼电阻R1、谐振电容C1、保护电阻R2和换能器Td；其中，所述信号接收回路包括换能器Td、谐振电容C1、保护电阻R2、阻尼电阻R1、变压器T1的副边电感以及系统后端的信号放大整形电路Amp、模数转换器ADC、数字信号处理器DSP；所述换能器Td、谐振电容C1、保护电阻R2、阻尼电阻R1和变压器T1的副边电感与信号发射回路共用；其中，所述收发切换电路包括微处理器控制的单刀双掷开关SW实现:当开关SW切换到Tx端时，信号接收回路后端的放大整形电路Amp、模数转换器ADC、数字信号处理器DSP与信号发射回路隔离，电路进入发射状态；当开关SW切换到Rx端时，变压器T1原边一侧的电路与系统隔离，电路进入信号接收状态。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202022580613.0(22)申请日 2020.11.10(73)专利权人 杭州国彪超声设备有限公司地址 310018 浙江省杭州市钱塘新区6号大街260号15幢二层(72)发明人 陈华葵　(74)专利代理机构 杭州奥创知识产权代理有限公司 33272代理人 王佳健(51)Int.Cl.H03B 5/30(2006.01)B06B 1/02(2006.01)(54)实用新型名称一种应用于超声波换能器的自适应相位差驱动电路(57)摘要本实用新型涉及一种应用于超声波换能器的自适应相位差驱动电路。

本实用新型中的功率变换模块用于给超声波换能器提供驱动电压和电流，包括整流桥电路、降压电路、全桥电路和LC 谐振匹配电路；电压电流采样转换模块用于采集换能器的电压和电流，并将电压和电流模拟量转换为数字量；相位差转换电路模块用于将所述的数字量转换为相位差，即脉冲信号；MOS驱动电路接收来自所述相位差转换电路的输出，用于控制所述全桥电路中场效应晶体管的导通与关断，实现对功率变换模块输出频率的控制。

本实用新型将采样的换能器电压信号和电流信号的相位差信号直接转换为驱动电路的输入信号，减小了系统的控制时延。

权利要求书1页 说明书6页 附图3页CN 213152009 U 2021.05.07C N 213152009U1.一种应用于超声波换能器的自适应相位差驱动电路，包括功率变换模块、电压电流采样转换模块、相位差转换电路模块、MOS驱动电路模块和AC ‑DC模块，其特征在于：所述的功率变换模块用于给超声波换能器提供驱动电压和电流，包括整流桥电路、降压电路、全桥电路和LC谐振匹配电路；所述的电压电流采样转换模块用于采集换能器的电压和电流，并将电压和电流模拟量转换为数字量；所述的相位差转换电路模块用于将所述的数字量转换为相位差，即脉冲信号；所述MOS驱动电路接收来自所述相位差转换电路的输出，用于控制所述全桥电路中场效应晶体管的导通与关断，实现对功率变换模块输出频率的控制；所述的AC ‑DC模块用于给MOS驱动电路模块供电。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920450180.1(22)申请日 2019.04.03(73)专利权人 淄博宇声计量科技有限公司地址 255200 山东省淄博市博山开发区创业大道57号(72)发明人 迟瑞东　历宝忠　迟瑞娟　(74)专利代理机构 济南竹森知识产权代理事务所(普通合伙) 37270代理人 吕利敏(51)Int.Cl.B06B 1/02(2006.01)(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利(54)实用新型名称一种超声波换能器的阻抗匹配与收发功能切换电路(57)摘要本实用新型涉及一种超声波换能器的阻抗匹配与收发功能切换电路，其特征在于，包括信号发射回路、信号接收回路和收发切换电路。

本实用新型满足了超声波换能器作为发射器和接收器高质量高效率工作的要求，收发电路之间切换灵活方便，便于微处理器控制，同时避免了收发电路之间的干扰，保证了作为发射器时的高效率和作为接收器时的良好的信噪比。

本实用新型的整体电路设计基于系统高精度低成本和复杂工作环境的核心要求，实现信号低失真度、低杂散信号辐射、低功耗的设计目标，满足换能器的阻抗匹配要求和系统功能的高效灵活切换。

权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 209715626 U 2019.12.03C N 209715626U1.一种超声波换能器的阻抗匹配与收发功能切换电路，其特征在于，包括信号发射回路、信号接收回路和收发切换电路；其中，所述信号发射回路包括信号调制器SM、变压器T1、信号调制输入电路阻抗Xp、阻尼电阻R1、谐振电容C1、保护电阻R2和换能器Td；其中，所述信号接收回路包括换能器Td、谐振电容C1、保护电阻R2、阻尼电阻R1、变压器T1的副边电感以及系统后端的信号放大整形电路Amp、模数转换器ADC、数字信号处理器DSP；所述换能器Td、谐振电容C1、保护电阻R2、阻尼电阻R1和变压器T1的副边电感与信号发射回路共用；其中，所述收发切换电路包括微处理器控制的单刀双掷开关SW实现:当开关SW切换到Tx端时，信号接收回路后端的放大整形电路Amp、模数转换器ADC、数字信号处理器DSP与信号发射回路隔离，电路进入发射状态；当开关SW切换到Rx端时，变压器T1原边一侧的电路与系统隔离，电路进入信号接收状态。

专利名称：超声换能器的阻抗匹配器、系统和超声换能器治疗设备
专利类型：实用新型专利
发明人：马文英,李三勇
申请号：CN201820092022.9
申请日：20180119
公开号：CN209123215U
公开日：
20190719
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种超声换能器的阻抗匹配器、系统和超声换能器治疗设备。

该超声换能器的阻抗匹配器包括：可调电感和可调电容；所述可调电感的第一端连接至第一端点，所述可调电感的第二端连接至所述可调电容的第一端和第二端点；所述可调电容的第一端连接至第二端点，所述可调电容的第二端连接至第三端点和第四端点，所述第一端点和所述第三端点形成第一端口，所述第二端点和所述第四端点形成第二端口。

本实用新型中，阻抗匹配器包括可调电感和可调电容，从而在阻抗匹配时实现了阻抗匹配的宽范围调节，且调节快速方便，大大提高了阻抗匹配的速度。

申请人：重庆融海超声医学工程研究中心有限公司
地址：401121 重庆市北部新区人和街道青松路1号
国籍：CN
代理机构：北京天昊联合知识产权代理有限公司
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专利名称：一种超声波换能器专利类型：实用新型专利
发明人：徐志强,黄明亮,吕招君申请号：CN201521130434.X 申请日：20151230
公开号：CN205199874U
公开日：
20160504
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供了一种超声波换能器，属于超声波换能器技术领域。

它解决了现有的超声波换能器清洗效果不佳的问题。

本超声波换能器包括圆柱型的金属工具头和两个分别安装在金属工具头两端的超声波换能器模块，超声波换能器模块包括前盖、后盖以及安装在前盖和后盖之间的压电陶瓷、铁氟龙绝缘管和若干个通过电线与外界电源连接的电极片，前盖一端与上述的金属工具头一端通过紧定螺栓连接，另一端上密封可拆卸连接有金属防水外壳，前盖与金属防水外壳之间形成密封的空腔，后盖、压电陶瓷、铁氟龙绝缘管和若干个电极片位于上述的空腔内。

本超声波换能器具有安装方便且清洗效果好的优点。

申请人：玉环震浪超音波震动子有限公司
地址：317602 浙江省台州市玉环县坎门街道东风工业区
国籍：CN
代理机构：北京中政联科专利代理事务所(普通合伙)
代理人：郭晓华
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专利名称：超声波换能器输出控制电路专利类型：实用新型专利
发明人：李伟秋,林一松,王荣娟
申请号：CN201820916280.4
申请日：20180613
公开号：CN208849694U
公开日：
20190510
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种超声波换能器输出控制电路，波形发生模块发出脉冲信号，并将脉冲信号传输至驱动控制模块，使驱动控制模块可根据脉冲信号驱动超声波换能器。

同时，信号反馈模块通过与超声波换能器的压电陶瓷片的连接，产生反馈信号，使得波形发生模块可根据反馈信号调整脉冲信号，以调整对超声波换能器的驱动。

基于此，通过对输出至超声波换能器的驱动信号的调整，以得到稳定的声波换能器输出信号，提高对应的超声波加工设备的加工精度。

申请人：汇专绿色工具有限公司,汇专科技集团股份有限公司
地址：510530 广东省广州市高新技术产业开发区科学城南云二路8号品尧电子产业园门机大楼C 座
国籍：CN
代理机构：广州华进联合专利商标代理有限公司
代理人：黄隶凡
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810888955.3(22)申请日 2018.08.06(71)申请人 东南大学地址 210096 江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人 张辉　殷国栋　倪中华　(74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限公司 32200代理人 徐尔东(51)Int.Cl.B06B 1/06(2006.01)(54)发明名称一种医疗超声换能器阻抗匹配方法(57)摘要本发明涉及一种医疗超声换能器阻抗匹配方法，包括以下步骤：构建四分之一波长声阻抗匹配结构；构建声学干涉增强透射结构；将构建成的四分之一波长声阻抗匹配结构和声学干涉增强透射结构进行耦合，对压电层进行激发，激发出的超声波透过传导至硬质壳层包裹的生物软组织中；本发明利用四分之一波长阻抗匹配结构和声干涉增强透射结构进行耦合，使压电层激发的声波有效穿透硬质壳层进入生物组织中，实现了声能量向硬质壳层内的软物质透射；而且结构简单，易于实现。

权利要求书2页 说明书4页 附图2页CN 109201439 A 2019.01.15C N 109201439A1.一种医疗超声换能器阻抗匹配方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：构建四分之一波长声阻抗匹配结构；第二步：构建声学干涉增强透射结构；第三步：将构建成的四分之一波长声阻抗匹配结构和声学干涉增强透射结构进行耦合，对压电层进行激发，激发出的超声波透过传导至硬质壳层包裹的生物软组织中。

2.根据权利要求1所述的医疗超声换能器阻抗匹配方法，其特征在于：阻抗匹配层、硬质壳层和生物软组织构建形成四分之一波长声阻抗匹配结构；压电层、阻抗匹配层和硬质壳层构建形成声学干涉增强透射结构。

3.根据权利要求2所述的医疗超声换能器阻抗匹配方法，其特征在于：硬质壳层的厚度为四分之一波长的奇数倍，通过得出压电层的激发频率f，其中n＝1,2,3……,l h为硬质壳层的厚度，v h为硬质壳层的声速度；再通过得出压电层的厚度，其中，v p为压电层的声速度，l p为压电层的厚度；利用Chebyshev公式或者利用Souquet公式或者利用Desilets公式获得阻抗匹配层的声阻抗，其中Z in为阻抗匹配层声阻抗，Z h为硬质壳层声阻抗，Z t为生物软组织声阻抗，由得出的阻抗匹配层声阻抗可以确定阻抗匹配层材料，由此可知阻抗匹配层的声速度；设计压电层/阻抗匹配层的界面反射声波和阻抗匹配层/硬质壳层的界面反射声波在压电层中干涉相消，即两界面反射声波在压电层某处的相位相差为180度，此时，阻抗匹配层的厚度为二分之一波长的整倍数，通过得出阻抗匹配层的厚度，其中n＝1,2, 3……,l in为阻抗匹配层的厚度，v in为阻抗匹配层的声速度。

超声波清洗机的阻抗匹配电路
鲍善惠;王艳东
【期刊名称】《洗净技术》
【年(卷),期】2004(002)005
【摘要】本文在分析压电换能器的阻抗特性和工作点的基础上,讲述了超声波清洗机的阻抗匹配原理,并分别介绍了他激式和自激式发生器具体的匹配方法.这些对于超声波清洗机匹配电路的设计和调节都具有参考价值.
【总页数】4页(P11-14)
【作者】鲍善惠;王艳东
【作者单位】陕西师范大学应用声学研究所,西安,710062;陕西师范大学应用声学研究所,西安,710062
【正文语种】中文
【中图分类】TB559
【相关文献】
1.有效设计阻抗匹配电路改善数字电路信号传输的完整性 [J], 庄良;张涌
2.超声波电动机定子等效电路模型及驱动电路的阻抗匹配 [J], 袁义坤;赵增辉;王育平;赵向东
3.FM放大器输出电路阻抗匹配分析 [J], 欧阳开勇
4.一种新型阻抗匹配无LNA的射频前端接收电路 [J], 王逢
5.用于FPGA的自动阻抗匹配电路设计 [J], 曹正州; 张艳飞; 何小飞; 孙佩
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