超声刀频率的追踪方法、追踪系统及超声刀系统与流程

1.本发明涉及超声设备技术领域，特别涉及一种超声刀频率的追踪方法、追踪系统及超声刀系统。


背景技术：

2.超声软组织切割止血系统（简称超声刀系统）中，超声换能器与超声刀头组成超声声学系统拥有本征谐振频率，当超声刀系统的主机通过激励和反馈电信号，实时搜索并跟踪得到超声声学系统的谐振频率时，可及时调整输出的电信号，以使得前端声学系统（指超声刀头的前端）处于完美谐振状态，从而实现高效的切割与止血。
3.在超声刀系统的实际工作过程中，超声声学系统的谐振频率极易发生改变，因此需要对超声声学系统的谐振频率进行实时跟踪。但是，目前常用的频率跟踪方法通常只能追踪的超声声学系统的当前工作频率，而不能准确跟踪超声声学系统的谐振频率点，导致超声换能器工作在非谐振频率点，从而导致超声换能器的输出功率降低，甚至会导致超声换能器工作寿命缩短。


技术实现要素：

4.本发明提供一种超声刀频率的追踪方法、追踪系统及超声刀系统，可解决传统技术中不能准确跟踪超声声学系统的谐振频率点，导致超声换能器工作在非谐振频率点，从而导致超声换能器的输出功率降低，甚至会导致超声换能器工作寿命缩短的技术问题。
5.本发明提供了一种超声刀频率的追踪方法，应用于超声刀系统；所述追踪方法包括：
6.获取超声声学系统的超声换能器的反馈电压信号，并获取超声声学系统的当前阻抗值；
7.根据得到的反馈电压信号和当前阻抗值，获取超声换能器的激励频率的偏移畸变量；
8.根据得到的激励频率的偏移畸变量，调整超声换能器的激振频率以达到谐振频率。
9.可选地，所述根据得到的反馈电压信号和当前阻抗值，获取超声换能器的激励频率的偏移畸变量，包括：
10.根据得到的反馈电压信号，获取超声声学系统的位移响应；
11.根据得到的位移响应，获取超声声学系统的激励频率的偏移方向和偏移值；
12.根据得到的偏移方向、偏移值及当前阻抗值，获取超声换能器的激励频率的偏移畸变量。
13.可选地，所述根据得到的位移响应，获取超声声学系统的激励频率的偏移方向和偏移值，包括：
14.对反馈电压信号进行离散傅里叶变换，得到与位移响应对应的基波曲线；
15.根据基波曲线的左侧幅值与右侧幅值的大小信息，获取超声声学系统的激励频率的偏移方向和偏移值；
16.其中，位移响应由超声声学系统的固有频率与激励频率的频率成分的响应合成；基波曲线的左侧幅值与超声声学系统的固有频率的频率分量对应，基波曲线的右侧幅值与超声声学系统的激励频率的频率分量对应。
17.可选地，所述根据基波曲线的左侧幅值与右侧幅值的大小信息，获取超声声学系统的激励频率的偏移方向和偏移值，包括：
18.根据基波曲线的左侧幅值与右侧幅值，获取左侧幅值与右侧幅值的幅值差值；
19.当检测到幅值差值为正数时，确定激励频率的偏移方向为激励频率大于固有频率，并确定幅值差值为偏移值；
20.当检测到幅值差值为负数时，确定激励频率的偏移方向为激励频率小于固有频率，并确定幅值差值为偏移值。
21.可选地，所述根据得到的偏移方向、偏移值及当前阻抗值，获取超声换能器的激励频率的偏移畸变量，包括：
22.根据得到的偏移方向、偏移值及当前阻抗值r，获取超声换能器的激励频率的偏移畸变量如下：
23.；
24.其中，为偏移方向和偏移值，k2》1》k1；
25.k为一个远小于1的正数。
26.可选地，所述根据得到的反馈电压信号，获取超声声学系统的位移响应，包括：
27.根据超声换能器的逆压电效应，根据超声换能器的反馈电压信号获取超声声学系统的位移响应。
28.可选地，所述获取超声声学系统的当前阻抗值，包括：
29.获取超声声学系统的采样电压信号和采样电流信号，得到对应的有效电压值和有效电流值；
30.根据得到的有效电压值和有效电流值，获取对应的超声声学系统的当前阻抗值。
31.可选地，所述获取超声声学系统的采样电压信号和采样电流信号，得到对应的有效电压值和有效电流值，包括：
32.获取超声声学系统的采样电压信号和采样电流信号，选取采样电压信号中的多个采样电压值，并选取采样电流信号中的多个采样电流值；
33.根据多个采样电压值得到对应的平均电压值，并根据多个采样电流值得到对应的平均电流值；
34.根据多个采样电压值和平均电压值获取对应的有效电压值，根据多个采样电流值和平均电流值获取对应的有效电流值。
35.此外，本发明提出一种超声刀频率的追踪系统，应用于超声刀系统；所述追踪系统包括：
36.电压和阻抗获取模块，用于获取超声声学系统的超声换能器的反馈电压信号，并获取超声声学系统的当前阻抗值；
37.偏移信息获取模块，用于根据得到的反馈电压信号和当前阻抗值，获取超声换能器的激励频率的偏移畸变量；
38.激励调节模块，用于根据得到的激励频率的偏移畸变量，调整超声换能器的激振频率以达到谐振频率。
39.此外，本发明提出一种超声刀系统，包括：
40.主机，包括电源系统、以及与所述电源系统连接的控制器；
41.超声声学系统，与所述电源系统和所述控制器连接；
42.其中，所述控制器用于：
43.获取超声声学系统的超声换能器的反馈电压信号，并获取超声声学系统的当前阻抗值；
44.根据得到的反馈电压信号和当前阻抗值，获取超声换能器的激励频率的偏移畸变量；
45.根据得到的激励频率的偏移畸变量，调整超声换能器的激振频率以达到谐振频率。
46.本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：
47.在超声刀系统的实际工作过程中，可实时取超声声学系统的超声换能器的反馈电压信号和当前阻抗值，以获取超声换能器在当前时刻的激励频率的偏移畸变量，便于根据偏移畸变量对当前时刻的输出功率进行调整，使超声声学系统达到谐振频率，使得超声换能器可始终工作在谐振频率点，使得超声换能器的输出功率稳定，保证了超声换能器的工作寿命。
附图说明
48.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
49.图1为本发明实施例所述超声刀系统的结构示意简图；
50.图2为本发明实施例所述超声刀频率的追踪方法的步骤流程示意图；
51.图3为本发明实施例所述超声刀频率的追踪系统的结构示意框图；
52.图4为本发明实施例所述超声刀系统的结构示意简框图。
具体实施方式
53.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
54.在超声刀系统的实际工作过程中，超声声学系统的谐振频率极易发生改变，因此需要对超声声学系统的谐振频率进行实时跟踪。但是，目前常用的频率跟踪方法通常只能追踪的超声声学系统的当前工作频率，而不能准确跟踪超声声学系统的谐振频率点，导致
超声换能器工作在非谐振频率点，从而导致超声换能器的输出功率降低，甚至会导致超声换能器工作寿命缩短。为了解决上述技术问题，本发明提出一种超声刀频率的追踪方法、追踪系统及超声刀系统。
55.实施例一
56.如图1所示，超声刀系统可包括主机10，以及与主机10连接的超声声学系统20。而且，超声声学系统20可包括与主机10对应连接的超声换能器22，以及与超声换能器22连接的超声刀头24。主机10可向超声换能器22输出激振能量（激励电流信号），以使得超声换能器22将电能转化为前后振动的机械能，从而使超声刀头24的末端以激振频率振动，使超声刀头24达到切割和止血的作用。
57.在超声刀系统的实际工作过程中，超声声学系统的谐振频率极易发生改变，为了使超声声学系统20的超声刀头24处于完美谐振状态，以达到高效的达到切割和止血目的，需要实时搜索并跟踪超声声学系统20的谐振频率，并及时调整输出的激励电流信号。因此，本实施例提出了一种超声刀频率的追踪方法，应用于超声刀系统。
58.具体地，如图2所示，该超声刀频率的追踪方法可包括如下步骤：
59.s100、获取超声声学系统20的超声换能器22的反馈电压信号，并获取超声声学系统20的当前阻抗值；
60.s200、根据得到的反馈电压信号和当前阻抗值，获取超声换能器22的激励频率的偏移畸变量；
61.s300、根据得到的激励频率的偏移畸变量，调整超声换能器22的激振频率以达到谐振频率。
62.在超声刀系统的实际工作过程中，可实时取超声声学系统20的超声换能器22的反馈电压信号和当前阻抗值，以获取超声换能器22在当前时刻的激励频率的偏移畸变量，便于根据偏移畸变量对超声刀系统的当前时刻的输出功率进行调整，使超声声学系统20达到谐振频率，从而使得超声换能器22可始终工作在谐振频率点，使得超声换能器22的输出功率稳定，保证了超声换能器22的工作寿命。
63.进一步地，在超声刀系统的实际工作过程中，当超声刀系统的负载增加时，超声声学系统20的等效阻抗会增大，超声声学系统20的谐振频率随阻抗变化迟缓；而当超声刀系统的负载减小时，超声声学系统20的等效阻抗减小，超声声学系统20的谐振频率会随阻抗急剧变化。因此，在步骤s100中，获取超声声学系统20的超声换能器22的反馈电压信号，并获取超声声学系统20的当前阻抗值，可进一步包括如下步骤：
64.s110、获取超声声学系统20的超声换能器22的反馈电压信号和反馈电流信号。
65.当超声刀系统的主机10向超声声学系统20的超声换能器22输出激振能量（激励电流信号），以通过超声换能器22对超声刀头24进行激振振动时，超声换能器22会实时反馈当前时刻的反馈电压信号u和反馈电流信号i至主机。
66.s120、对反馈电压信号u进行采样得到采样电压信号，对反馈电流信号i进行采样得到采样电流信号。
67.主机10可根据得到的反馈电压信号u和反馈电流信号i进行采样，以得到对应的多个采样电压信值u(n)和多个采样电流信值i(n)。
68.s130、获取超声声学系统20的采样电压信号和采样电流信号，得到对应的有效电
压值u
rms
和有效电流值i
rms
。
69.更进一步地，在步骤s130中，获取超声声学系统20的采样电压信号和采样电流信号，得到对应的有效电压值u
rms
和有效电流值i
rms
，可进一步包括：
70.s132、获取超声声学系统20的采样电压信号和采样电流信号，选取采样电压信号中的多个采样电压值u(n)，并选取采样电流信号中的多个采样电流值i(n)；
71.s134、根据多个采样电压值u(n)得到对应的平均电压值，并根据多个采样电流值i(n)得到对应的平均电流值；
72.s136、根据多个采样电压值u(n)和平均电压值获取对应的有效电压值u
rms
，根据多个采样电流值i(n)和平均电流值获取对应的有效电流值i
rms
。
73.具体地，有效电压值u
rms
的计算公式如下：
[0074] ；其中，n为总样本点数量。
[0075]
而且，有效电流值i
rms
的计算公式如下：
[0076] ；
[0077]
其中，n为总样本点数量。
[0078]
s140、根据得到的有效电压值u
rms
和有效电流值i
rms
，获取对应的超声声学系统的当前阻抗值r。
[0079]
具体地，超声声学系统20的当前阻抗值r的计算公式如下：
[0080] 。
[0081]
此外，在步骤s200中，根据得到的反馈电压信号u和当前阻抗值r，获取超声换能器22的激励频率的偏移畸变量，可进一步包括如下步骤：
[0082]
s210、根据得到的反馈电压信号u，获取超声声学系统20的位移响应；
[0083]
s220、根据得到的位移响应，获取超声声学系统20的激励频率的偏移方向和偏移值；
[0084]
s230、根据得到的偏移方向、偏移值及当前阻抗值r，获取超声换能器的激励频率的偏移畸变量。
[0085]
更进一步地，在步骤s210中，根据得到的反馈电压信号u，获取超声声学系统20的位移响应，可进一步包括：
[0086]
s212、根据超声换能器22的逆压电效应，根据超声换能器22的反馈电压信号u获取超声声学系统20的位移响应。
[0087]
逆压电效应是指当在电介质的极化方向施加电场，这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失。而且，由超声换能器22的逆压电效应可知，超声换能器22的反馈电压信号u与超声声学系统20的位移响应具有一致性。而且，位移响应由超声声学系统20的固有频率与激励频率的频率成分的响应合成。
[0088]
而且，在步骤s220中，根据得到的位移响应，获取超声声学系统20的激励频率的偏移方向和偏移值，可进一步包括：
[0089]
s222、对反馈电压信号u进行离散傅里叶变换，得到与位移响应对应的基波曲线。
[0090]
由于超声换能器22的反馈电压信号u与超声声学系统20的位移响应一致，而且位移响应由超声声学系统20的固有频率与激励频率的频率成分的响应合成。因此，在对反馈电压信号u进行离散傅里叶变换，即相当于对位移响应进行离散傅里叶变换，可得到位移响应的基波曲线。而且，基波曲线的左侧幅值与超声声学系统20的固有频率的频率分量对应，基波曲线的右侧幅值与超声声学系统20的激励频率的频率分量对应。
[0091]
而且，对反馈电压信号u进行离散傅里叶变换的公式如下：
[0092]
；
[0093]
其中，k为频率分量（频率分量是频率振动的幅度（振幅）的大小）；
[0094]
n为总样本点数量；
[0095]
e为自然常数；
[0096]
x(n)为采样电压值或采样电流值。
[0097]
s224、根据基波曲线的左侧幅值与右侧幅值的大小信息，获取超声声学系统20的激励频率的偏移方向和偏移值。
[0098]
即可由基波曲线的左右的幅值来确认激励频率的偏移方向和偏移大小（即偏移值）。而且，由上述内容可知，基波曲线的左侧幅值x(k2)与超声声学系统20的固有频率的频率分量对应，基波曲线的右侧幅值x(k1)与超声声学系统20的激励频率的频率分量对应。
[0099]
更进一步地，在步骤s224中，根据基波曲线的左侧幅值与右侧幅值的大小信息，获取超声声学系统20的激励频率的偏移方向和偏移值，可进一步包括：
[0100]
s2242、根据基波曲线的左侧幅值与右侧幅值，获取左侧幅值与右侧幅值的幅值差值。
[0101]
由上述内容可知，左侧幅值x(k2)与右侧幅值x(k1)的幅值差值为x(k2)-x(k1)，其中，k2》1》k1，且k2、k1为正数。
[0102]
s2244、当检测到幅值差值为正数时，确定激励频率的偏移方向为激励频率大于固有频率，并确定幅值差值为偏移值。
[0103]
若左侧幅值x(k2)大于右侧幅值x(k1)时，则超声声学系统20的激励频率大于超声声学系统20的固有频率，说明超声声学系统20的当前的激励频率偏大（可视为位移响应的偏移方向为偏左），需要减小激励频率。而且，左侧幅值x(k2)与右侧幅值x(k1)的幅值差值x(k2)-x(k1)，可视为位移响应的偏移大小（即偏移值）。
[0104]
s2246、当检测到幅值差值为负数时，确定激励频率的偏移方向为激励频率小于固有频率，并确定幅值差值为偏移值。
[0105]
若左侧幅值x(k2)小于右侧幅值x(k1)时，则超声声学系统20的激励频率小于超声声学系统20的固有频率，说明超声声学系统20的当前的激励频率偏小（可视为位移响应的偏移方向为偏右），需要减小激励频率。同理，左侧幅值x(k2)与右侧幅值x(k1)的幅值差值x(k2)-x(k1)，可视为位移响应的偏移大小（即偏移值）。
[0106]
而且，在步骤s230中，根据得到的偏移方向、偏移值及当前阻抗值，获取超声换能
器22的激励频率的偏移畸变量，具体可包括如下步骤：
[0107]
根据得到的偏移方向、偏移值及当前阻抗值r，获取超声换能器22的激励频率的偏移畸变量如下：
[0108] ；
[0109]
其中，x(k2)-x(k1)为偏移方向和偏移值，k2》1》k1；
[0110]
k为一个远小于1的正数。
[0111]
而且，在步骤s300中，根据得到的激励频率的偏移畸变量，调整超声换能器22的激振频率以达到谐振频率，具体可包括如下步骤：
[0112]
s310、根据得到的激励频率的偏移畸变量、以及偏移方向和偏移值，当超声声学系统20的激励频率大于超声声学系统20的固有频率时，降低主机10的输出功率以减小超声声学系统20的激励频率，使超声声学系统20的激励频率达到谐振频率（即与固有频率相同），使得激励频率的偏移畸变量等于或趋近于0；
[0113]
s320、根据得到的激励频率的偏移畸变量、以及偏移方向和偏移值，当超声声学系统20的激励频率小于超声声学系统20的固有频率时，提高主机10的输出功率以增大超声声学系统20的激励频率，使超声声学系统20的激励频率达到谐振频率（即与固有频率相同），使得激励频率的偏移畸变量等于或趋近于0。
[0114]
这样，该超声刀频率的追踪方法可根据与超声声学系统20的位移响应对应的反馈电压信号的畸变信息（即激励频率的偏移畸变量）与阻抗特性（即当前阻抗值）共同控制超声声学系统20的频率追踪，可实现频率追踪的定量控制。
[0115]
实施例二
[0116]
本实施例提出一种超声刀频率的追踪系统100，应用于超声刀系统10。具体地，如图3所示，该超声刀频率的追踪系统100可包括：
[0117]
电压和阻抗获取模块110，用于获取超声声学系统20的超声换能器22的反馈电压信号，并获取超声声学系统20的当前阻抗值；
[0118]
偏移信息获取模块120，用于根据得到的反馈电压信号和当前阻抗值，获取超声换能器22的激励频率的偏移畸变量；
[0119]
激励调节模块130，用于根据得到的激励频率的偏移畸变量，调整超声换能器22的激振频率以达到谐振频率。
[0120]
进一步地，电压和阻抗获取模块110在用于获取超声声学系统20的超声换能器22的反馈电压信号，并获取超声声学系统20的当前阻抗值时，可进一步用于：
[0121]
获取超声声学系统20的超声换能器22的反馈电压信号u和反馈电流信号i；
[0122]
对反馈电压信号u进行采样得到采样电压信号，对反馈电流信号i进行采样得到采样电流信号；
[0123]
获取超声声学系统20的采样电压信号和采样电流信号，得到对应的有效电压值u
rms
和有效电流值i
rms
；
[0124]
s140、根据得到的有效电压值u
rms
和有效电流值i
rms
，获取对应的超声声学系统的当前阻抗值r。
[0125]
具体地，超声声学系统20的当前阻抗值r的计算公式如下：
[0126]
。
[0127]
更进一步地，电压和阻抗获取模块110在用于获取超声声学系统20的采样电压信号和采样电流信号，得到对应的有效电压值u
rms
和有效电流值i
rms
时，可进一步用于：
[0128]
获取超声声学系统20的采样电压信号和采样电流信号，选取采样电压信号中的多个采样电压值u(n)，并选取采样电流信号中的多个采样电流值i(n)；
[0129]
根据多个采样电压值u(n)得到对应的平均电压值，并根据多个采样电流值i(n)得到对应的平均电流值；
[0130]
根据多个采样电压值u(n)和平均电压值获取对应的有效电压值u
rms
，根据多个采样电流值i(n)和平均电流值获取对应的有效电流值i
rms
。
[0131]
具体地，有效电压值u
rms
的计算公式如下：
[0132] ；其中，n为总样本点数量。
[0133]
有效电流值i
rms
的计算公式如下：
[0134] ；
[0135]
其中，n为总样本点数量。
[0136]
此外，偏移信息获取模块120在用于根据得到的反馈电压信号u和当前阻抗值r，获取超声换能器22的激励频率的偏移畸变量时，可进一步用于：
[0137]
根据得到的反馈电压信号u，获取超声声学系统20的位移响应；
[0138]
根据得到的位移响应，获取超声声学系统20的激励频率的偏移方向和偏移值；
[0139]
根据得到的偏移方向、偏移值及当前阻抗值r，获取超声换能器22的激励频率的偏移畸变量。
[0140]
更进一步地，偏移信息获取模块120在用于根据得到的反馈电压信号，获取超声声学系统20的位移响应时，可进一步用于：
[0141]
根据超声换能器22的逆压电效应，根据超声换能器22的反馈电压信号获取超声声学系统20的位移响应。
[0142]
而且，偏移信息获取模块120在用于根据得到的位移响应，获取超声声学系统20的激励频率的偏移方向和偏移值时，可进一步用于：
[0143]
对反馈电压信号进行离散傅里叶变换，得到与位移响应对应的基波曲线。
[0144]
而且，对反馈电压信号u进行离散傅里叶变换的公式如下：
[0145]
；
[0146]
其中，k为频率分量（频率分量是频率振动的幅度（振幅）的大小）；
[0147]
n为总样本点数量；
[0148]
e为自然常数；
[0149]
x(n)为采样电压值或采样电流值。
[0150]
根据基波曲线的左侧幅值与右侧幅值的大小信息，获取超声声学系统20的激励频率的偏移方向和偏移值。
[0151]
更进一步地，偏移信息获取模块120在用于根据基波曲线的左侧幅值x(k2)与右侧幅值x(k1)的大小信息，获取超声声学系统20的激励频率的偏移方向和偏移值时，可进一步用于：
[0152]
根据基波曲线的左侧幅值x(k2)与右侧幅值x(k1)，获取左侧幅值x(k2)与右侧幅值x(k1)的幅值差值。
[0153]
由上述内容可知，左侧幅值x(k2)与右侧幅值x(k1)的幅值差值为x(k2)-x(k1)，其中，k2》1》k1，且k2、k1为正数。
[0154]
当检测到幅值差值为正数时，确定激励频率的偏移方向为激励频率大于固有频率，并确定幅值差值为偏移值。
[0155]
当检测到幅值差值为负数时，确定激励频率的偏移方向为激励频率小于固有频率，并确定幅值差值为偏移值。
[0156]
而且，偏移信息获取模块120在用于根据得到的偏移方向、偏移值及当前阻抗值，获取超声换能器22的激励频率的偏移畸变量时，具体可用于：
[0157]
根据得到的偏移方向、偏移值及当前阻抗值r，获取超声换能器22的激励频率的偏移畸变量如下：
[0158]
；
[0159]
其中，x(k2)-x(k1)为偏移方向和偏移值，k2》1》k1；
[0160]
k为一个远小于1的正数。
[0161]
而且，激励调节模块130在用于根据得到的激励频率的偏移畸变量，调整超声换能器22的激振频率以达到谐振频率时，具体可用于：
[0162]
根据得到的激励频率的偏移畸变量、以及偏移方向和偏移值，当超声声学系统20的激励频率大于超声声学系统20的固有频率时，降低主机10的输出功率以减小超声声学系统20的激励频率，使超声声学系统20的激励频率达到谐振频率（即与固有频率相同），使得激励频率的偏移畸变量等于或趋近于0；
[0163]
根据得到的激励频率的偏移畸变量、以及偏移方向和偏移值，当超声声学系统20的激励频率小于超声声学系统20的固有频率时，提高主机10的输出功率以增大超声声学系统20的激励频率，使超声声学系统20的激励频率达到谐振频率（即与固有频率相同），使得激励频率的偏移畸变量等于或趋近于0。
[0164]
本实施例所述的超声刀频率的追踪系统100与上述的超声刀频率的追踪方法相互对应，本实施例中超声刀频率的追踪系统中各个模块的功能在相应的方法实施例中详细阐述，在此不再赘述。
[0165]
实施例三
[0166]
本实施例提出一种超声刀系统10。如图1和图4所示，超声刀系统可包括主机10，以及与主机10连接的超声声学系统20。而且，超声声学系统20可包括与主机10对应连接的超声换能器22，以及与超声换能器22连接的超声刀头24。
[0167]
进一步地，主机10可包括电源系统12、以及与电源系统12连接的控制器14，超声声学系统20的超声换能器22与电源系统12和控制器14连接。主机10可在控制器14的控制下，
向超声声学系统20的超声换能器22输出激振能量（激励电流信号），以使得超声换能器22将电能转化为前后振动的机械能，从而使超声刀头24的末端以激振频率振动，使超声刀头24达到切割和止血的作用。
[0168]
而且，控制器14可具体用于：
[0169]
获取超声声学系统的超声换能器的反馈电压信号，并获取超声声学系统的当前阻抗值；
[0170]
根据得到的反馈电压信号和当前阻抗值，获取超声换能器的激励频率的偏移畸变量；
[0171]
根据得到的激励频率的偏移畸变量，调整超声换能器的激振频率以达到谐振频率。
[0172]
同理，超声刀系统的主机10中的控制器14可用于控制超声刀系统实现上述超声刀频率的追踪方法中的各步骤，具体实现方式可参照上述超声刀频率的追踪方法的具体内容，在此不再赘述。
[0173]
基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述超声刀频率的追踪方法的控制方法的所有方法步骤或部分方法步骤。
[0174]
本发明实现上述方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（rom，read-only memory）、随机存取存储器（ram，random access memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
[0175]
基于同一发明构思，本技术实施例还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法中的所有方法步骤或部分方法步骤。
[0176]
所称处理器可以是中央处理单元（central processing unit，cpu），还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（digital signal processor，dsp）、专用集成电路（application specific integrated circuit，asic）、现成可编程门阵列（field-programmable gate array，fpga）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。
[0177]
存储器可用于存储计算机程序和/或模型，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模型，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（例如声音播放功能、图像播放功能等）；存储数据区可存储根据
手机的使用所创建的数据（例如音频数据、视频数据等）。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（smart media card，smc），安全数字（secure digital，sd）卡，闪存卡（flash card）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0178]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
[0179]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、服务器和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0180]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0181]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0182]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种超声刀频率的追踪方法，应用于超声刀系统；其特征在于，所述追踪方法包括：获取超声声学系统的超声换能器的反馈电压信号，并获取超声声学系统的当前阻抗值；根据得到的反馈电压信号和当前阻抗值，获取超声换能器的激励频率的偏移畸变量；根据得到的激励频率的偏移畸变量，调整超声换能器的激振频率以达到谐振频率。2.根据权利要求1所述的超声刀频率的追踪方法，其特征在于，所述根据得到的反馈电压信号和当前阻抗值，获取超声换能器的激励频率的偏移畸变量，包括：根据得到的反馈电压信号，获取超声声学系统的位移响应；根据得到的位移响应，获取超声声学系统的激励频率的偏移方向和偏移值；根据得到的偏移方向、偏移值及当前阻抗值，获取超声换能器的激励频率的偏移畸变量。3.根据权利要求2所述的超声刀频率的追踪方法，其特征在于，所述根据得到的位移响应，获取超声声学系统的激励频率的偏移方向和偏移值，包括：对反馈电压信号进行离散傅里叶变换，得到与位移响应对应的基波曲线；根据基波曲线的左侧幅值与右侧幅值的大小信息，获取超声声学系统的激励频率的偏移方向和偏移值；其中，位移响应由超声声学系统的固有频率与激励频率的频率成分的响应合成；基波曲线的左侧幅值与超声声学系统的固有频率的频率分量对应，基波曲线的右侧幅值与超声声学系统的激励频率的频率分量对应。4.根据权利要求3所述的超声刀频率的追踪方法，其特征在于，所述根据基波曲线的左侧幅值与右侧幅值的大小信息，获取超声声学系统的激励频率的偏移方向和偏移值，包括：根据基波曲线的左侧幅值与右侧幅值，获取左侧幅值与右侧幅值的幅值差值；当检测到幅值差值为正数时，确定激励频率的偏移方向为激励频率大于固有频率，并确定幅值差值为偏移值；当检测到幅值差值为负数时，确定激励频率的偏移方向为激励频率小于固有频率，并确定幅值差值为偏移值。5.根据权利要求4所述的超声刀频率的追踪方法，其特征在于，所述根据得到的偏移方向、偏移值及当前阻抗值，获取超声换能器的激励频率的偏移畸变量，包括：根据得到的偏移方向、偏移值及当前阻抗值r，获取超声换能器的激励频率的偏移畸变量如下：；其中，x(k2)-x(k1)为偏移方向和偏移值，k2>1>k1；k为一个远小于1的正数。6.根据权利要求2所述的超声刀频率的追踪方法，其特征在于，所述根据得到的反馈电压信号，获取超声声学系统的位移响应，包括：根据超声换能器的逆压电效应，根据超声换能器的反馈电压信号获取超声声学系统的位移响应。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的超声刀频率的追踪方法，其特征在于，所述获取超声声学系统的当前阻抗值，包括：获取超声声学系统的采样电压信号和采样电流信号，得到对应的有效电压值和有效电流值；根据得到的有效电压值和有效电流值，获取对应的超声声学系统的当前阻抗值。8.根据权利要求7所述的超声刀频率的追踪方法，其特征在于，所述获取超声声学系统的采样电压信号和采样电流信号，得到对应的有效电压值和有效电流值，包括：获取超声声学系统的采样电压信号和采样电流信号，选取采样电压信号中的多个采样电压值，并选取采样电流信号中的多个采样电流值；根据多个采样电压值得到对应的平均电压值，并根据多个采样电流值得到对应的平均电流值；根据多个采样电压值和平均电压值获取对应的有效电压值，根据多个采样电流值和平均电流值获取对应的有效电流值。9.一种超声刀频率的追踪系统，应用于超声刀系统；其特征在于，所述追踪系统包括：电压和阻抗获取模块，用于获取超声声学系统的超声换能器的反馈电压信号，并获取超声声学系统的当前阻抗值；偏移信息获取模块，用于根据得到的反馈电压信号和当前阻抗值，获取超声换能器的激励频率的偏移畸变量；激励调节模块，用于根据得到的激励频率的偏移畸变量，调整超声换能器的激振频率以达到谐振频率。10.一种超声刀系统，其特征在于，包括：主机，包括电源系统、以及与所述电源系统连接的控制器；超声声学系统，与所述电源系统和所述控制器连接；其中，所述控制器用于：获取超声声学系统的超声换能器的反馈电压信号，并获取超声声学系统的当前阻抗值；根据得到的反馈电压信号和当前阻抗值，获取超声换能器的激励频率的偏移畸变量；根据得到的激励频率的偏移畸变量，调整超声换能器的激振频率以达到谐振频率。

技术总结
本发明涉及一种超声刀频率的追踪方法、追踪系统及超声刀系统。该方法包括：获取超声声学系统的超声换能器的反馈电压信号，并获取超声声学系统的当前阻抗值；根据得到的反馈电压信号和当前阻抗值，获取超声换能器的激励频率的偏移畸变量；根据得到的激励频率的偏移畸变量，调整超声换能器的激振频率以达到谐振频率。本发明可解决传统技术中不能准确跟踪超声声学系统的谐振频率点，导致超声换能器工作在非谐振频率点，从而导致超声换能器的输出功率降低，甚至会导致超声换能器工作寿命缩短的技术问题。术问题。术问题。


技术研发人员：曹明 杨鹏 王成福
受保护的技术使用者：苏州领微医疗科技有限公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/8/9