超聲波生物處理的頻帶搜索匹配方法
2024-03-25 02:17:05
專利名稱：超聲波生物處理的頻帶搜索匹配方法
技術領域：
本發明涉及一種超聲波生物處理運行的頻帶搜索換能匹配方法。
背景技術：
超聲波對對象的處理速率與超聲波頻率高度相關，超聲波頻率不同，處理效率大不相同；而且，處理對象的生物細胞種類更與超聲波頻率高度相關，不同的生物細胞，對不同頻率超聲波的敏感性大不相同。這就造成了現有超聲波生物處理方法的初次超聲波頻率確定的盲目性，進而，對額外進行超聲波頻率分析、確定形成依賴性。實際工作過程是利用某生物細胞在不同頻率下的處理情況，進行分頻帶對照、分析確定，得到有關數據；在以後的工作中，沿用該特定對象的數據，經驗地確定適合的超聲波頻率。這已是習慣做法。本質上，這樣的方法並不能保證所工作的超聲波頻率就是對對象高效的最佳頻率，也不能對不同的對象進行精確的精細頻率調整，積累的經驗也就不是最佳エ藝的；加之，該方法不僅在 初期大量耗費人力、財力、物力，而且在沿用期也經常地要求觀察、調整和維護。鑑於此，有必要研發ー種新的高效策略，使超聲波生物處理工作不再沿用先經分頻帶對照、分析確定超聲波頻率，再經驗地確定所需頻率的低效做法，而是將確定所需頻率的過程最大限度地高效、自動化進行。解決該類問題的高效方案是超聲波生物處理頻率搜索控制的一體化結構，而一體化結構的最困難問題是寬頻帶換能匹配技術，即隨著捜索頻率變化，在若干不同中心頻率的寬頻帶振板與驅動電源之間，如何實現諧振網絡的頻帶搜索換能匹配。
發明內容
為使超聲波生物處理過程的可測、可控，實現生物-機-電一體化處理系統中的寬頻帶換能諧振匹配，本發明提出一種超聲波生物處理的寬頻帶匹配方法，它是與驅動電源輸出電能的頻帶切換同步，在處理模式的脈衝間歇內，通過控制器選擇切換相應繼電器，將驅動電源相應輸出端接通到與電感線圈相應抽頭連接的振板，實現對應電感-振板匹配網絡的選擇切換。即，在進行超聲波生物處理的大步頻帶搜索運行過程中，濃度裝置尚未檢測到高效處理頻帶時，轉入頻帶切換運行工作流程；在轉入頻帶切換運行工作流程後的運行過程設定間歇時點，執行切換到下一頻帶諧振匹配網路；在切換完成後，下ー脈衝開始，繼續頻帶捜索處理運行。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是先根據各振板中心頻率，計算出各匹配網絡所需電感量,確定設計相應電感線圈及其抽頭；採用多抽頭電感線圈,通過電感線圈不同抽頭、振板接線端和繼電器常開接點的連接，來實現驅動電源各頻率輸出端與對應中心頻率振板的匹配結構。與驅動電源不同頻帶輸出電能的切換同步，在處理模式的所選脈衝間歇內，通過控制器選擇切換，使相應繼電器的常開接點閉合，將與電感線圈相應抽頭連接的振板與驅動電源相應輸出端接通，而其它繼電器的常開接點斷開，實現對應電感-振板匹配網絡的選擇切換，構成驅動電源-諧振電感-振板的所選頻帶諧振匹配網絡。其切換控制的過程為在包括超聲波處理脈衝間歇比、脈衝寬度、頻率搜索速率和捜索起、終點頻率等的控制系統各參數初始化與設置下，以下頻帶的下(或上頻帶的上)限起點頻率開始進行頻率搜索處理運行；如果在運行過程中得到頻帶鎖定信號，則跳出切換流程，否則繼續運行；當捜索處理頻率到達所運行頻帶的上(或下)限值時，判斷處理脈衝間歇是否到來；如果間歇時點到來，又沒有得到跳出信號，則由控制器發出切換信號，系統執行切換到上(或下)一頻帶諧振匹配網路，並控制使後ー處理脈衝到來前完成切換，切換後以新ー頻帶的下(或上)限起點頻率開始繼續捜索處理運行；如果間歇時點未到來，又沒有得到跳出信號，則鎖定在所運行頻帶的上(或下)限頻率，繼續處理運行，並在後ー處理脈衝間歇到來時切換到上(或下)頻帶，再在後ー處理脈衝到來前完成切換，以新ー頻帶的下(或上)限起點頻率開始繼續捜索處理運行。如果間歇時點到來並得到跳出信號，則控制器不發出切換信號，繼續後ー處理脈衝的處理運行。如此繼續，直到捜索處理運行到上頻帶的上(或下頻帶的下)限終點頻率。其運行控制的過程為在控制系統的各參數初始化與設置，即超聲波處理脈衝間 歇比給定，脈衝寬度給定，頻率搜索速率給定，搜索起點頻率給定，終點頻率給定下，進行超聲波生物處理的大步頻帶搜索運行；當得到頻帶鎖定信號，即處理槽罐紫外線濃度檢測裝置檢測到高效處理頻帶，並以濃度反饋信號反饋到信號處理、反饋控制電路時，控制單元發出頻帶鎖定信號，系統進行小步頻率搜索運行；否則，轉入頻帶切換運行工作流程。在小步頻率搜索運行中，當得到頻率鎖定信號，即濃檢測裝置檢測到高效處理頻率，並以濃度反饋信號反饋到信號處理、反饋控制電路時，控制單元發出跳出切換流程信號，使處理頻帶上下限頻率匯聚到檢測到的高效頻率點，並控制、鎖定到該高效頻率，系統在高效頻率點鎖定處理運行；若未得到頻率鎖定信號，則判斷是否到達所在頻帶上(下)限？如果是，則繼續進行超聲波處理的頻率鎖定運行；否則，繼續進行超聲波生物處理的所在頻帶小步頻率捜索運行。本發明的有益效果是採用多抽頭電感，提高了電感線圈的效用/體積比；利用摸式的處理脈衝間歇控制頻帶切換，實現了切換開關過程的零電壓、零電流，從而產生系統エ作無衝擊、繼電器接點無損耗的效果。使一體化超聲波生物處理系統結構和運行操作大大簡化，使得超聲波生物處理過程的可測、可控，實現生物-機-電一體化，有助於實現超聲波生物處理的智能化；可連續監控、調節換能器-振板結構的頻率以提供最佳的超聲輸出；其利用顯示器的過程監控、參數圖示功能不僅可對所有處理運行參數進行專門編程，還可以用圖形表達超聲頻率、功率、處理速度和處理過程理化參數的變化；通過其操控終端的人機對話方式，可對處理程序進行調整。
下面結合附圖和實施例對本發明進ー步說明。圖I是本發明實施例的系統運行工作流程圖。圖2是本實施例的頻帶切換運行工作流程圖。圖3是本實施例的系統控制功能結構框圖。圖4是本實施例的切換執行單元電路結構5是本實施例的受控多路轉換單元電路結構圖。在圖3 5中I.工作電源電路組，2.斬波調功電路，3.正弦波信號產生單元，4.PWM驅動單元，5. PWM電路，6.功率匹配輸出單元，7.頻帶切換電路，8.頻帶匹配、換能網絡，9.超聲波生物處理終端，10.信號處理、反饋控制電路，11.人-機交互終端；Dr為PWM驅動信號，T0為匹配電感始端，T01為功率匹配輸出第一路接線端子，T02為功率匹配輸出第ニ路接線端子，...，T010為功率匹配輸出第十路接線端子；TZ1為第一路振板第一接線端子，Tz2為第二路振板第一接線端子，...，Tzio為第十路振板第一接線端子；Ρ。為功率控制信號，Μ。為間歇控制信號，Fc為頻率控制信號，Ft為頻帶切換控制數據，其中F1為第一頻帶切換信號，F2為第二頻帶切換信號，...,F10為第十頻帶切換信號；ν為電壓反饋信號，i為電流反饋信號，De為濃度反饋信號，K為系統啟動信號，M為模式給定參數，F為頻率給定參數，P為功率給定參數，Fs為頻率狀態數據，Ps為功率狀態數據，Ef為效率狀態數據。在圖4、5中TF1為第一頻帶切換信號接線端，Tf2為第二頻帶切換信號接線端，Tf3為第三頻帶切換信號接線端，Tf3為第四頻帶切換信號接線端，Tf5為第五頻帶切換信號接線端，Tf6為第六頻帶切換信號接線端，Tf7為第七頻帶切換信號接線端，Tf8為第八頻帶切換信號接線端，Tf9為第九頻帶切換信號接線端，Tfio為第十頻帶切換信號接線端；E為DC15Vエ作電源正極接線端況為第一路切換信號耦合電阻，T1為第一路開關電晶體，J1為第一路切換執行繼電器電磁線圏，J1-I為第一路切換執行繼電器常開接點，Z1為第一路振板，Tli為 匹配電感第一路接線端子；R2為第二路切換信號耦合電阻，T2為第二路開關電晶體，J2為第二路切換執行繼電器電磁線圏，J2-I為第二路切換執行繼電器常開接點，Z2為第二路振板，IY2為匹配電感第二路接線端子；...；R10為第十路切換信號耦合電阻，Tltl為第十路開關電晶體，Jltl為第十路切換執行繼電器電磁線圏，J10-I為第十路切換執行繼電器常開接點，Z10為第十路振板，Tlio為匹配電感第十路接線端子。在圖5中U為多路轉換器，Etl為DC5V工作電源正極接線端；(；為頻帶切換控制碼一位接線端，C1為頻帶切換控制碼二位接線端，C2為頻帶切換控制碼四位接線端，C3為頻帶切換控制碼八位接線端；Mc為間歇時點到達信號接線端。
具體實施例方式在圖I所示的系統運行工作流程圖中Stl.啟動，控制系統和各參數初始化與設置超聲波處理脈衝間歇比給定，脈衝寬度給定，頻率搜索速率給定，搜索起點頻率給定，終點頻率給定；開始；St2.進行超聲波生物處理的大步頻帶搜索運行；St3.當得到頻帶鎖定信號，即濃度裝置檢測到高效處理頻帶，並以濃度反饋信號反饋到信號處理、反饋控制電路時，進行小步頻率搜索運行；否則，轉入頻帶切換運行工作流程；St4.在前步運行中，當得到頻率鎖定信號，即濃度裝置檢測到高效處理頻率，並以濃度反饋信號反饋到信號處理、反饋控制電路時，進行超聲波處理的頻率鎖定運行；否則，判斷是否到達所在頻帶上(下)限？如果是，則繼續進行超聲波處理的頻率鎖定運行；否貝 1J，轉 St2.；St5.在前步鎖定運行中，當得到停止處理信號吋，停止；否則，繼續進行超聲波處理的頻率鎖定運行。在圖2所示的頻帶切換運行工作流程圖中Stl.啟動，控制系統和各參數初始化與設置超聲波處理脈衝間歇比給定，脈衝寬度給定，頻率搜索速率給定，搜索起點頻率給定，終點頻率給定；開始；St2.進行超聲波生物處理的大步頻帶搜索運行；St3.當得到頻帶鎖定信號，即濃度裝置檢測到高效處理頻帶，並以濃度反饋信號反饋到信號處理、反饋控制電路時，跳出本流程，即進行系統運行工作流程的小步頻率捜索運行；否則，判斷是否到達所在頻帶上(下)限？St4.如果超聲波生物處理的頻率搜索運行到達所在頻帶上(下)限，則判斷是否到達所設置運行模式的脈衝間歇起始時點？St5.如果上步運行過程到達間歇時點，判斷是否得到跳出本流程的信號？St6.如果得到跳出本流程的信號，轉到St2.;否則，發出切換信號，繼而執行切換到下一頻帶諧振匹配網路； St7.判斷切換是否完成？St8.如果切換完成，則間歇時段結束，下ー脈衝開始，繼續頻帶搜索處理運行，即轉到St2.;否則，延長間歇時段，即下ー脈衝延時開始，轉到St7.。在圖3所示的系統控制功能結構框圖中整個系統由工作電源電路組I、斬波調功電路2、正弦波信號產生單元3、PWM驅動單元4、PWM電路5、功率匹配輸出單元6、頻帶切換電路7、頻帶匹配、換能網絡8、超聲波生物處理終端9、信號處理、反饋控制電路10、人-機交互終端11和人-機交互終端11組成。工作電源電路組I的交流輸入端ロ連接到 220V市電接入工作網絡；工作電源電路組I的DC250V輸出端ロ與斬波調功電路2的電源輸入端ロ對應連接；工作電源電路組I的DC15V輸出端ロ同時與正弦波信號產生單元3、PWM驅動單元4、頻帶切換電路和人-機交互終端11的DC15V工作電源端ロ對應連接；工作電源電路組I的DC5V輸出端ロ同時與超聲波生物處理終端9、信號處理、反饋控制電路10和人-機交互終端11的DC5V工作電源端ロ對應連接。斬波調功電路2的電源輸出端ロ與PWM電路5的工作電源端ロ對應連接；正弦波信號產生單元3的信號輸出端ロ與PWM驅動單元4的信號輸入端ロ對應連接；PWM驅動單元4的信號輸出端ロ與PWM電路5的控制信號輸入端ロ對應連接，將PWM驅動信號Dr送入PWM電路5 ；PWM電路5的功率輸出端ロ與功率匹配輸出單元6的功率輸入端ロ對應連接。功率匹配輸出單元6的功率輸出端ロ通過電壓檢測網絡連接到信號處理、反饋控制電路10的電壓反饋信號輸入端ロ對應端，將電壓反饋信號V送入信號處理、反饋控制電路10 ;功率匹配輸出單元6的功率輸出端ロ始端連接到頻帶匹配、換能網絡8的匹配電感
始端Ttl ;功率匹配輸出單元6功率輸出端ロ的第一級輸出端、第二級輸出端.....第十級輸
出端分別通過功率匹配輸出第一路接線端子Τω、功率匹配輸出第二路接線端子Tffi.....功
率匹配輸出第十路接線端子T_連接到頻帶切換電路7的進線對應接線端子；頻帶切換電路7的出線對應接線端子分別連接到頻帶匹配、換能網絡8的第一路振板第一接線端子ΤΖ1、
第二路振板第一接線端子Tz2.....第十路振板第一接線端子Tzitl ;頻帶匹配、換能網絡8的
匹配電感始端Ttl引線通過電流信號檢測器件連接到信號處理、反饋控制電路10的電流反饋信號輸入端ロ對應端，將電流相量反饋信號i送入信號處理、反饋控制電路10。頻帶匹配、換能網絡8的內浸式振板結構與處理液濃度檢測裝置裝配於超聲波生物處理槽內，構成超聲波生物處理終端9。超聲波生物處理終端9通過處理液濃度檢測裝置連接到信號處理、反饋控制電路10，將濃度反饋信號De送入信號處理、反饋控制電路10。信號處理、反饋控制電路10通過切換數據接ロ的對應頻帶接線端連接到頻帶切換電路7，將頻帶切換控制數據FT，即其中的第一頻帶切換信號F1、第二頻帶切換信號
F2.....第十頻帶切換信號Fltl同時送入頻帶切換電路7 ;信號處理、反饋控制電路10的頻
率控制信號輸出接線端連接到正弦波信號產生單元3的頻率控制信號輸入接線端，將頻率控制信號F。送入正弦波信號產生單元3 ;信號處理、反饋控制電路10的功率控制信號輸出接線端和間歇控制信號輸出接線端分別連接到斬波調功電路2的功率控制信號輸入接線端和間歇控制信號輸入接線端，將功率控制信號Fc和間歇控制信號Mc為送入斬波調功電路
2。信號處理、反饋控制電路10通過相應數據接ロ與人-機交互終端11構成數據連接，將頻率狀態數據Fs、功率狀態數據Fc和效率狀態數據Ef送入人-機交互終端11。 人-機交互終端11通過相應數據接ロ與信號處理、反饋控制電路10構成數據連接，將功率給定參數P、模式給定參數M和頻率給定參數F的設置值送入信號處理、反饋控制電路10 ;人-機交互終端11通過相應信號接ロ與信號處理、反饋控制電路10構成信號連接，將系統啟動信號K送入信號處理、反饋控制電路10。在圖4所示的切換執行單元電路結構圖中第一路切換信號耦合電阻R1的一端連接到第一頻帶切換信號接線端TF1，另一端與第一路開關電晶體T1的基極連接；第一路開關電晶體T1的集電極連接到DC15V工作電源正極接線端E，第一路開關電晶體T1的發射極連接到第一路切換執行繼電器電磁線圈J1的一端；第一路切換執行繼電器電磁線圈J1的另一端接地；第一路切換執行繼電器常開接點J1-I進線端連接到功率匹配輸出第一路接線端子Τω，第一路切換執行繼電器常開接點J1-I出線端連接到第一路振板Z1的第一路振板第一接線端子Tzi ;第一路振板も的第一路振板第二接線端子連接到匹配電感第一路接線端子Tu。第二路切換信號耦合電阻R2的一端連接到第二頻帶切換信號接線端TF2，另一端與第二路開關電晶體T2的基極連接；第二路開關電晶體T2的集電極連接到DC15V工作電源正極接線端E，第二路開關電晶體T2的發射極連接到第二路切換執行繼電器電磁線圈J2的一端；第二路切換執行繼電器電磁線圈J2的另一端接地；第二路切換執行繼電器常開接點J2-I進線端連接到功率匹配輸出第二路接線端子Tre，第二路切換執行繼電器常開接點J2-I出線端連接到第二路振板Z2的第二路振板第一接線端子Tz2 ;第二路振板Z2的第二路振板第二接線端子連接到匹配電感第二路接線端子ιγ2。......第十路切換信號耦合電阻Rltl的一端連接到第十頻帶切換信號接線端Tfici,另一端與第十路開關電晶體Tltl的基極連接；第十路開關電晶體Tltl的集電極連接到DC15V工作電源正極接線端Ε，第十路開關電晶體Tltl的發射極連接到第十路切換執行繼電器電磁線圈Jki的一端；第十路切換執行繼電器電磁線圈Jltl的另一端接地；第十路切換執行繼電器常開接點Jici-I進線端連接到功率匹配輸出第十路接線端子Τ_，第十路切換執行繼電器常開接點Jio-I出線端連接到第十路振板Zltl的第十路振板第十接線端子Tzici ;第十路振板Zltl的第十路振板第二接線端子連接到匹配電感第十路接線端子TU(I。頻帶匹配、換能網絡8的匹配電感始端Ttl連接到功率匹配輸出單元6的功率輸出 ロ始立而。
在圖5所示的受控多路轉換單元電路結構圖中受控多路轉換單元為以DG406型多路轉換器U晶片為核心的電路結構，作為信號處理、反饋控制電路10內部的頻帶切換數據變換環節，將反饋控制電路產生的頻帶切換控制碼(CpC1X2和C3)轉換為頻帶切換控制
數據Ft (F1' F2.....F10)。多路轉換器U的I腳和28腳均連接到DC5V工作電源正極接線
端E0 ;多路轉換器U的4腳、5腳、6腳、26腳、25腳、24腳、23腳、22腳、21腳和20腳分別連接到第一頻帶切換信號接線端Tfi、第二頻帶切換信號接線端Tf2、第三頻帶切換信號接線端TF3、T第四頻帶切換信號接線端F3、第五頻帶切換信號接線端Tf5、第六頻帶切換信號接線端Tf6、第七頻帶切換信號接線端Tf7、第八頻帶切換信號接線端Tf8、第九頻帶切換信號接線端Tf9和第十頻帶切換信號接線端Tfici ;多路轉換器U的12腳接地；多路轉換器U的14腳、15腳、16腳和17腳分別與頻帶切換控制碼一位接線端Ctl、頻帶切換控制碼二位接線端C1. 頻帶切換控制碼四位接線端C2和頻帶切換控制碼八位接線端C3連接；多路轉換器U的18腳與間歇時點到達信號接線端&連接。
權利要求
1.一種超聲波生物處理的頻帶搜索匹配方法，其特徵是 根據各振板中心頻率，計算出各匹配網絡所需電感量，確定設計相應電感線圈及其抽頭；採用多抽頭電感線圈，通過電感線圈不同抽頭、振板接線端和繼電器常開接點的連接，來實現驅動電源各頻率輸出端與對應中心頻率振板的匹配結構。與驅動電源不同頻帶輸出電能的切換同步，在處理模式的所選脈衝間歇內，通過控制器選擇切換，使相應固態繼電器的常開接點閉合，將與電感線圈相應抽頭連接的振板與驅動電源相應輸出端接通，而其它固態繼電器的常開接點斷開，實現對應電感-振板匹配網絡的選擇切換，構成驅動電源-諧振電感-振板的所選頻帶諧振匹配網絡。
其切換控制的過程為在包括超聲波處理脈衝間歇比、脈衝寬度、頻率搜索速率和搜索起、終點頻率等的控制系統各參數初始化與設置下，以下頻帶的下(或上頻帶的上)限起點頻率開始進行頻率搜索處理運行；如果在運行過程中得到頻帶鎖定信 號，則跳出切換流程，否則繼續運行；當捜索處理頻率到達所運行頻帶的上(或下)限值時，判斷處理脈衝間歇是否到來；如果間歇時點到來，又沒有得到跳出信號，則由控制器發出切換信號，系統執行切換到上(或下)一頻帶諧振匹配網路，並控制使後ー處理脈衝到來前完成切換，切換後以新一頻帶的下(或上)限起點頻率開始繼續捜索處理運行；如果間歇時點未到來，又沒有得到跳出信號，則鎖定在所運行頻帶的上(或下)限頻率，繼續處理運行，並在後ー處理脈衝間歇到來時切換到上(或下)頻帶，再在後ー處理脈衝到來前完成切換，以新ー頻帶的下(或上)限起點頻率開始繼續捜索處理運行。如果間歇時點到來並得到跳出信號，則控制器不發出切換信號，繼續後ー處理脈衝的處理運行。如此繼續，直到捜索處理運行到上頻帶的上(或下頻帶的下)限終點頻率。
其運行控制的過程為在控制系統的各參數初始化與設置，即超聲波處理脈衝間歇比給定，脈衝寬度給定，頻率搜索速率給定，搜索起點頻率給定，終點頻率給定下，進行超聲波生物處理的大步頻帶搜索運行；當得到頻帶鎖定信號，即處理槽罐紫外線濃度檢測裝置檢測到高效處理頻帶，並以濃度反饋信號反饋到信號處理、反饋控制電路時，控制単元發出頻帶鎖定信號，系統進行小步頻率搜索運行；否則，轉入頻帶切換運行工作流程。在小步頻率搜索運行中，當得到頻率鎖定信號，即濃檢測裝置檢測到高效處理頻率，並以濃度反饋信號反饋到信號處理、反饋控制電路時，控制單元發出跳出切換流程信號，使處理頻帶上下限頻率匯聚到檢測到的高效頻率點，並控制、鎖定到該高效頻率，系統在高效頻率點鎖定處理運行；若未得到頻率鎖定信號，則判斷是否到達所在頻帶上(下)限？如果是，則繼續進行超聲波處理的頻率鎖定運行；否則，繼續進行超聲波生物處理的所在頻帶小步頻率搜索運行。
2.根據權利要求I所述的超聲波生物處理的頻帶搜索匹配方法，其特徵是 系統運行工作流程為 Stl啟動，控制系統和各參數初始化與設置超聲波處理脈衝間歇比給定，脈衝寬度給定，頻率搜索速率給定，搜索起點頻率給定，終點頻率給定；開始； St2.進行超聲波生物處理的大步頻帶搜索運行； St3.當得到頻帶鎖定信號，即濃度裝置檢測到高效處理頻帶，並以濃度反饋信號反饋到信號處理、反饋控制電路時，進行小步頻率搜索運行；否則，轉入頻帶切換運行工作流程; St4.在前步運行中，當得到頻率鎖定信號，即濃度裝置檢測到高效處理頻率，並以濃度反饋信號反饋到信號處理、反饋控制電路時，進行超聲波處理的頻率鎖定運行；否則，判斷是否到達所在頻帶上(下)限？如果是，則繼續進行超聲波處理的頻率鎖定運行；否則，轉St2.； St5.在前步鎖定運行中，當得到停止處理信號吋，停止；否則，繼續進行超聲波處理的頻率鎖定運行。
3.根據權利要求I所述的超聲波生物處理的頻帶搜索匹配方法，其特徵是 頻帶切換運行工作流程為 Stl啟動，控制系統和各參數初始化與設置超聲波處理脈衝間歇比給定，脈衝寬度給定，頻率搜索速率給定，搜索起點頻率給定，終點頻率給定；開始； St2.進行超聲波生物處理的大步頻帶搜索運行； St3.當得到頻帶鎖定信號，即濃度裝置檢測到高效處理頻帶，並以濃度反饋信號反饋到信號處理、反饋控制電路時，跳出本流程，即進行系統運行工作流程的小步頻率搜索運行；否則，判斷是否到達所在頻帶上(下)限？ St4.如果超聲波生物處理的頻率搜索運行到達所在頻帶上(下)限，則判斷是否到達所設置運行模式的脈衝間歇起始時點？ St5.如果上步運行過程到達間歇時點，判斷是否得到跳出本流程的信號？ St6.如果得到跳出本流程的信號，轉到St2.;否則，發出切換信號，繼而執行切換到下一頻帶諧振匹配網路； St7.判斷切換是否完成？ St8.如果切換完成，則間歇時段結束，下ー脈衝開始，繼續頻帶搜索處理運行，即轉到St2.;否則，延長間歇時段，即下ー脈衝延時開始，轉到St7.。
4.根據權利要求I所述的超聲波生物處理的頻帶搜索匹配方法，其特徵是 整個超聲波生物處理系統由工作電源電路組、斬波調功電路、正弦波信號產生單元、PWM驅動單元、PWM電路、功率匹配輸出單元、頻帶切換電路、頻帶匹配、換能網絡、超聲波生物處理終端、信號處理、反饋控制電路、人-機交互終端和人-機交互終端組成。
斬波調功電路的電源輸出端ロ與PWM電路的工作電源端ロ對應連接；正弦波信號產生單元的信號輸出端ロ與PWM驅動單元的信號輸入端ロ對應連接；PWM驅動單元的信號輸出端ロ與PWM電路的控制信號輸入端ロ對應連接，將PWM驅動信號Dr送入PWM電路；PWM電路的功率輸出端ロ與功率匹配輸出單元的功率輸入端ロ對應連接。
功率匹配輸出單元的功率輸出端ロ通過電壓檢測網絡連接到信號處理、反饋控制電路的電壓反饋信號輸入端ロ對應端，將電壓反饋信號V送入信號處理、反饋控制電路；功率匹配輸出單元的功率輸出端ロ始端連接到頻帶匹配、換能網絡的匹配電感始端Ttl;功率匹配輸出單元功率輸出端ロ的第一級輸出端、第二級輸出端.....第十級輸出端分別通過功率匹配輸出第一路接線端子Tm、功率匹配輸出第二路接線端子Tffi.....功率匹配輸出第十路接線端子T_連接到頻帶切換電路的進線對應接線端子；頻帶切換電路的出線對應接線端子分別連接到頻帶匹配、換能網絡的第一路振板第一接線端子Tzi、第二路振板第一接線端子Tz2.....第十路振板第一接線端子Tzitl ;頻帶匹配、換能網絡的匹配電感始端Ttl引線通過電流信號檢測器件連接到信號處理、反饋控制電路的電流反饋信號輸入端ロ對應端，將電流相量反饋信號i送入信號處理、反饋控制電路。頻帶匹配、換能網絡的內浸式振板結構與處理液濃度檢測裝置裝配於超聲波生物處理槽內，構成超聲波生物處理終端。超聲波生物處理終端通過處理液濃度檢測裝置連接到信號處理、反饋控制電路，將濃度反饋信號De送入信號處理、反饋控制電路。
信號處理、反饋控制電路通過切換數據接ロ的對應頻帶接線端連接到頻帶切換電路，將頻帶切換控制數據FT，即其中的第一頻帶切換信號F1、第二頻帶切換信號F2.....第十頻帶切換信號Fltl同時送入頻帶切換電路；信號處理、反饋控制電路的頻率控制信號輸出接線端連接到正弦波信號產生單元的頻率控制信號輸入接線端，將頻率控制信號F。送入正弦波信號產生單元；信號處理、反饋控制電路的功率控制信號輸出接線端和間歇控制信號輸出接線端分別連接到斬波調功電路的功率控制信號輸入接線端和間歇控制信號輸入接線端，將功率控制信號Fc和間歇控制信號Mc為送入斬波調功電路。信號處理、反饋控制電路通過相應數據接ロ與人-機交互終端構成數據連接，將頻率狀態數據Fs、功率狀態數據F。和效 率狀態數據Ef送入人-機交互終端。
人-機交互終端通過相應數據接ロ與信號處理、反饋控制電路構成數據連接，將功率給定參數P、模式給定參數M和頻率給定參數F的設置值送入信號處理、反饋控制電路；人-機交互終端通過相應信號接ロ與信號處理、反饋控制電路構成信號連接，將系統啟動信號K送入信號處理、反饋控制電路。
5.根據權利要求I或根據權利要求4所述的超聲波生物處理的頻帶搜索匹配方法，其特徵是 第一路切換信號耦合電阻R1的一端連接到第一頻帶切換信號接線端TF1，另一端與第一路開關電晶體T1的基極連接；第一路開關電晶體T1的集電極連接到DC15V工作電源正極接線端E，第一路開關電晶體T1的發射極連接到第一路切換執行繼電器電磁線圈J1的一端；第一路切換執行繼電器電磁線圈J1的另一端接地；第一路切換執行繼電器常開接點J1-I進線端連接到功率匹配輸出第一路接線端子Τω，第一路切換執行繼電器常開接點J1-I出線端連接到第一路振板\的第一路振板第一接線端子Tzi ;第一路振板\的第一路振板第二接線端子連接到匹配電感第一路接線端子Tu。
第二路切換信號耦合電阻R2的一端連接到第二頻帶切換信號接線端TF2，另一端與第ニ路開關電晶體T2的基極連接；第二路開關電晶體T2的集電極連接到DC15V工作電源正極接線端E，第二路開關電晶體T2的發射極連接到第二路切換執行繼電器電磁線圈J2的一端；第二路切換執行繼電器電磁線圈J2的另一端接地；第二路切換執行繼電器常開接點J2-I進線端連接到功率匹配輸出第二路接線端子Tre，第二路切換執行繼電器常開接點J2-I出線端連接到第二路振板Z2的第二路振板第一接線端子Tz2 ;第二路振板Z2的第二路振板第二接線端子連接到匹配電感第二路接線端子ιγ2。
第十路切換信號耦合電阻Rltl的一端連接到第十頻帶切換信號接線端Tfici,另一端與第十路開關電晶體Tltl的基極連接；第十路開關電晶體Tltl的集電極連接到DC15V工作電源正極接線端Ε，第十路開關電晶體Tltl的發射極連接到第十路切換執行繼電器電磁線圈Jltl的一端；第十路切換執行繼電器電磁線圈Jltl的另一端接地；第十路切換執行繼電器常開接點Jici-I進線端連接到功率匹配輸出第十路接線端子Τ_，第十路切換執行繼電器常開接點Jio-I出線端連接到第十路振板Zltl的第十路振板第十接線端子Tzici ;第十路振板Zltl的第十路振板第二接線端子連接到匹配電感第十路接線端子TU(I。頻帶匹配、換能網絡的匹配電感始端Ttl連接到功率匹配輸出單元的功率輸出端ロ始端。
6.根據權利要求I或根據權利要求4所述的超聲波生物處理的頻帶搜索匹配方法，其特徵是受控多路轉換單元為以DG406型多路轉換器U晶片為核心的電路結構，作為信號處理、反饋控制電路10內部的頻帶切換數據變換環節，將反饋控制電路產生的頻帶切換控制碼(Ctl. C1, C2和C3)轉換為頻帶切換控制數據Ft (F1. F2.....F10)。多路轉換器U的I腳和28腳均連接到DC5V工作電源正極接線端Etl ;多路轉換器U的4腳、5腳、6腳、26腳、25腳、24腳、23腳、22腳、21腳和20腳分別連接到第一頻帶切換信號接線端Tfi、第二頻帶切換信號接線端Tf2、第三頻帶切換信號接線端TF3、T第四頻帶切換信號接線端F3、第五頻帶切換信號接線端Tf5、第六頻帶切換信號接線端Tf6·、第七頻帶切換信號接線端Tf7、第八頻帶切換信號接線端Tf8、第九頻帶切換信號接線端Tf9和第十頻帶切換信號接線端Tfici ;多路轉換器U的12腳接地；多路轉換器U的14腳、15腳、16腳和17腳分別與頻帶切換控制碼一位接線端Ctl、頻帶切換控制碼二位接線端C1、頻帶切換控制碼四位接線端C2和頻帶切換控制碼八位接線端C3連接；多路轉換器U的18腳與間歇時點到達信號接線端&連接。
全文摘要
一種超聲波生物處理的寬頻帶匹配方法，它是與驅動電源輸出電能的頻帶切換同步，在處理模式的脈衝間歇內，通過控制器選擇切換相應繼電器，將驅動電源相應輸出端接通到與電感線圈相應抽頭連接的振板，實現對應電感-振板匹配網絡的選擇切換。即，在進行超聲波生物處理的大步頻帶搜索運行過程中，濃度裝置尚未檢測到高效處理頻帶時，轉入頻帶切換運行工作流程；在轉入頻帶切換運行工作流程後的運行過程設定間歇時點，執行切換到下一頻帶諧振匹配網路；在切換完成後，下一脈衝開始，繼續頻帶搜索處理運行。
文檔編號H03H11/30GK102723928SQ20121000401
公開日2012年10月10日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者屈百達 申請人:江南大學