专利名称：超声波生物处理的频带搜索匹配方法
技术领域：
本发明涉及一种超声波生物处理运行的频带搜索换能匹配方法。
背景技术：
超声波对对象的处理速率与超声波频率高度相关，超声波频率不同，处理效率大不相同；而且，处理对象的生物细胞种类更与超声波频率高度相关，不同的生物细胞，对不同频率超声波的敏感性大不相同。这就造成了现有超声波生物处理方法的初次超声波频率确定的盲目性，进而，对额外进行超声波频率分析、确定形成依赖性。实际工作过程是利用某生物细胞在不同频率下的处理情况，进行分频带对照、分析确定，得到有关数据；在以后的工作中，沿用该特定对象的数据，经验地确定适合的超声波频率。这已是习惯做法。本质上，这样的方法并不能保证所工作的超声波频率就是对对象高效的最佳频率，也不能对不同的对象进行精确的精细频率调整，积累的经验也就不是最佳エ艺的；加之，该方法不仅在 初期大量耗费人力、财力、物力，而且在沿用期也经常地要求观察、调整和维护。鉴于此，有必要研发ー种新的高效策略，使超声波生物处理工作不再沿用先经分频带对照、分析确定超声波频率，再经验地确定所需频率的低效做法，而是将确定所需频率的过程最大限度地高效、自动化进行。解决该类问题的高效方案是超声波生物处理频率搜索控制的一体化结构，而一体化结构的最困难问题是宽频带换能匹配技术，即随着捜索频率变化，在若干不同中心频率的宽频带振板与驱动电源之间，如何实现谐振网络的频带搜索换能匹配。
发明内容
为使超声波生物处理过程的可测、可控，实现生物-机-电一体化处理系统中的宽频带换能谐振匹配，本发明提出一种超声波生物处理的宽频带匹配方法，它是与驱动电源输出电能的频带切换同步，在处理模式的脉冲间歇内，通过控制器选择切換相应继电器，将驱动电源相应输出端接通到与电感线圈相应抽头连接的振板，实现对应电感-振板匹配网络的选择切換。即，在进行超声波生物处理的大步频带搜索运行过程中，浓度装置尚未检测到高效处理频带时，转入频带切换运行工作流程；在转入频带切换运行工作流程后的运行过程设定间歇时点，执行切換到下一频带谐振匹配网路；在切換完成后，下ー脉冲开始，继续频带捜索处理运行。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是先根据各振板中心频率，计算出各匹配网络所需电感量,确定设计相应电感线圈及其抽头；采用多抽头电感线圈,通过电感线圈不同抽头、振板接线端和继电器常开接点的连接，来实现驱动电源各频率输出端与对应中心频率振板的匹配结构。与驱动电源不同频带输出电能的切换同步，在处理模式的所选脉冲间歇内，通过控制器选择切換，使相应继电器的常开接点闭合，将与电感线圈相应抽头连接的振板与驱动电源相应输出端接通，而其它继电器的常开接点断开，实现对应电感-振板匹配网络的选择切換，构成驱动电源-谐振电感-振板的所选频带谐振匹配网络。其切换控制的过程为在包括超声波处理脉冲间歇比、脉冲宽度、频率搜索速率和捜索起、终点频率等的控制系统各參数初始化与设置下，以下频带的下(或上频带的上)限起点频率开始进行频率搜索处理运行；如果在运行过程中得到频带锁定信号，则跳出切换流程，否则继续运行；当捜索处理频率到达所运行频带的上(或下)限值时，判断处理脉冲间歇是否到来；如果间歇时点到来，又没有得到跳出信号，则由控制器发出切换信号，系统执行切換到上(或下)一频带谐振匹配网路，并控制使后ー处理脉冲到来前完成切換，切換后以新ー频带的下(或上)限起点频率开始继续捜索处理运行；如果间歇时点未到来，又没有得到跳出信号，则锁定在所运行频带的上(或下)限频率，继续处理运行，并在后ー处理脉冲间歇到来时切换到上(或下)频带，再在后ー处理脉冲到来前完成切換，以新ー频带的下(或上)限起点频率开始继续捜索处理运行。如果间歇时点到来并得到跳出信号，则控制器不发出切换信号，继续后ー处理脉冲的处理运行。如此继续，直到捜索处理运行到上频带的上(或下频带的下)限终点频率。其运行控制的过程为在控制系统的各參数初始化与设置，即超声波处理脉冲间 歇比给定，脉冲宽度给定，频率搜索速率给定，搜索起点频率给定，终点频率给定下，进行超声波生物处理的大步频带搜索运行；当得到频带锁定信号，即处理槽罐紫外线浓度检测装置检测到高效处理频带，并以浓度反馈信号反馈到信号处理、反馈控制电路时，控制单元发出频带锁定信号，系统进行小步频率搜索运行；否则，转入频带切换运行工作流程。在小步频率搜索运行中，当得到频率锁定信号，即浓检测装置检测到高效处理频率，并以浓度反馈信号反馈到信号处理、反馈控制电路时，控制单元发出跳出切换流程信号，使处理频带上下限频率汇聚到检测到的高效频率点，并控制、锁定到该高效频率，系统在高效频率点锁定处理运行；若未得到频率锁定信号，则判断是否到达所在频带上(下)限？如果是，则继续进行超声波处理的频率锁定运行；否则，继续进行超声波生物处理的所在频带小步频率捜索运行。本发明的有益效果是采用多抽头电感，提高了电感线圈的效用/体积比；利用摸式的处理脉冲间歇控制频带切换，实现了切換开关过程的零电压、零电流，从而产生系统エ作无冲击、继电器接点无损耗的效果。使一体化超声波生物处理系统结构和运行操作大大简化，使得超声波生物处理过程的可测、可控，实现生物-机-电一体化，有助于实现超声波生物处理的智能化；可连续监控、调节换能器-振板结构的频率以提供最佳的超声输出；其利用显示器的过程监控、參数图示功能不仅可对所有处理运行參数进行专门编程，还可以用图形表达超声频率、功率、处理速度和处理过程理化參数的变化；通过其操控终端的人机对话方式，可对处理程序进行调整。
下面结合附图和实施例对本发明进ー步说明。图I是本发明实施例的系统运行工作流程图。图2是本实施例的频带切换运行工作流程图。图3是本实施例的系统控制功能结构框图。图4是本实施例的切换执行单元电路结构5是本实施例的受控多路转换单元电路结构图。在图3 5中I.工作电源电路组，2.斩波调功电路，3.正弦波信号产生单元，4.PWM驱动单元，5. PWM电路，6.功率匹配输出单元，7.频带切换电路，8.频带匹配、换能网络，9.超声波生物处理终端，10.信号处理、反馈控制电路，11.人-机交互终端；Dr为PWM驱动信号，T0为匹配电感始端，T01为功率匹配输出第一路接线端子，T02为功率匹配输出第ニ路接线端子，...，T010为功率匹配输出第十路接线端子；TZ1为第一路振板第一接线端子，Tz2为第二路振板第一接线端子，...，Tzio为第十路振板第一接线端子；Ρ。为功率控制信号，Μ。为间歇控制信号，Fc为频率控制信号，Ft为频带切换控制数据，其中F1为第一频带切換信号，F2为第二频带切換信号，...,F10为第十频带切換信号；ν为电压反馈信号，i为电流反馈信号，De为浓度反馈信号，K为系统启动信号，M为模式给定參数，F为频率给定參数，P为功率给定參数，Fs为频率状态数据，Ps为功率状态数据，Ef为效率状态数据。在图4、5中TF1为第一频带切換信号接线端，Tf2为第二频带切換信号接线端，Tf3为第三频带切換信号接线端，Tf3为第四频带切換信号接线端，Tf5为第五频带切換信号接线端，Tf6为第六频带切換信号接线端，Tf7为第七频带切換信号接线端，Tf8为第八频带切換信号接线端，Tf9为第九频带切換信号接线端，Tfio为第十频带切換信号接线端；E为DC15Vエ作电源正极接线端况为第一路切換信号耦合电阻，T1为第一路开关晶体管，J1为第一路切换执行继电器电磁线圏，J1-I为第一路切换执行继电器常开接点，Z1为第一路振板，Tli为 匹配电感第一路接线端子；R2为第二路切换信号耦合电阻，T2为第二路开关晶体管，J2为第二路切换执行继电器电磁线圏，J2-I为第二路切换执行继电器常开接点，Z2为第二路振板，IY2为匹配电感第二路接线端子；...；R10为第十路切换信号耦合电阻，Tltl为第十路开关晶体管，Jltl为第十路切换执行继电器电磁线圏，J10-I为第十路切换执行继电器常开接点，Z10为第十路振板，Tlio为匹配电感第十路接线端子。在图5中U为多路转换器，Etl为DC5V工作电源正极接线端；(；为频带切換控制码一位接线端，C1为频带切換控制码二位接线端，C2为频带切換控制码四位接线端，C3为频带切換控制码八位接线端；Mc为间歇时点到达信号接线端。
具体实施例方式在图I所示的系统运行工作流程图中Stl.启动，控制系统和各參数初始化与设置超声波处理脉冲间歇比给定，脉冲宽度给定，频率搜索速率给定，搜索起点频率给定，终点频率给定；开始；St2.进行超声波生物处理的大步频带搜索运行；St3.当得到频带锁定信号，即浓度装置检测到高效处理频带，并以浓度反馈信号反馈到信号处理、反馈控制电路时，进行小步频率搜索运行；否则，转入频带切换运行工作流程；St4.在前步运行中，当得到频率锁定信号，即浓度装置检测到高效处理频率，并以浓度反馈信号反馈到信号处理、反馈控制电路时，进行超声波处理的频率锁定运行；否则，判断是否到达所在频带上(下)限？如果是，则继续进行超声波处理的频率锁定运行；否贝 1J，转 St2.；St5.在前步锁定运行中，当得到停止处理信号吋，停止；否则，继续进行超声波处理的频率锁定运行。在图2所示的频带切换运行工作流程图中Stl.启动，控制系统和各參数初始化与设置超声波处理脉冲间歇比给定，脉冲宽度给定，频率搜索速率给定，搜索起点频率给定，终点频率给定；开始；St2.进行超声波生物处理的大步频带搜索运行；St3.当得到频带锁定信号，即浓度装置检测到高效处理频带，并以浓度反馈信号反馈到信号处理、反馈控制电路时，跳出本流程，即进行系统运行工作流程的小步频率捜索运行；否则，判断是否到达所在频带上(下)限？St4.如果超声波生物处理的频率搜索运行到达所在频带上(下)限，则判断是否到达所设置运行模式的脉冲间歇起始时点？St5.如果上步运行过程到达间歇时点，判断是否得到跳出本流程的信号？St6.如果得到跳出本流程的信号，转到St2.;否则，发出切换信号，继而执行切換到下一频带谐振匹配网路； St7.判断切换是否完成？St8.如果切换完成，则间歇时段结束，下ー脉冲开始，继续频带搜索处理运行，即转到St2.;否则，延长间歇时段，即下ー脉冲延时开始，转到St7.。在图3所示的系统控制功能结构框图中整个系统由工作电源电路组I、斩波调功电路2、正弦波信号产生单元3、PWM驱动单元4、PWM电路5、功率匹配输出单元6、频带切换电路7、频带匹配、换能网络8、超声波生物处理终端9、信号处理、反馈控制电路10、人-机交互终端11和人-机交互终端11组成。工作电源电路组I的交流输入端ロ连接到 220V市电接入工作网络；工作电源电路组I的DC250V输出端ロ与斩波调功电路2的电源输入端ロ对应连接；工作电源电路组I的DC15V输出端ロ同时与正弦波信号产生单元3、PWM驱动单元4、频带切换电路和人-机交互终端11的DC15V工作电源端ロ对应连接；工作电源电路组I的DC5V输出端ロ同时与超声波生物处理终端9、信号处理、反馈控制电路10和人-机交互终端11的DC5V工作电源端ロ对应连接。斩波调功电路2的电源输出端ロ与PWM电路5的工作电源端ロ对应连接；正弦波信号产生单元3的信号输出端ロ与PWM驱动单元4的信号输入端ロ对应连接；PWM驱动单元4的信号输出端ロ与PWM电路5的控制信号输入端ロ对应连接，将PWM驱动信号Dr送入PWM电路5 ；PWM电路5的功率输出端ロ与功率匹配输出单元6的功率输入端ロ对应连接。功率匹配输出单元6的功率输出端ロ通过电压检测网络连接到信号处理、反馈控制电路10的电压反馈信号输入端ロ对应端，将电压反馈信号V送入信号处理、反馈控制电路10 ;功率匹配输出单元6的功率输出端ロ始端连接到频带匹配、换能网络8的匹配电感
始端Ttl ;功率匹配输出单元6功率输出端ロ的第一级输出端、第二级输出端.....第十级输
出端分别通过功率匹配输出第一路接线端子Τω、功率匹配输出第二路接线端子Tffi.....功
率匹配输出第十路接线端子T_连接到频带切换电路7的进线对应接线端子；频带切换电路7的出线对应接线端子分别连接到频带匹配、换能网络8的第一路振板第一接线端子ΤΖ1、
第二路振板第一接线端子Tz2.....第十路振板第一接线端子Tzitl ;频带匹配、换能网络8的
匹配电感始端Ttl引线通过电流信号检测器件连接到信号处理、反馈控制电路10的电流反馈信号输入端ロ对应端，将电流相量反馈信号i送入信号处理、反馈控制电路10。频带匹配、换能网络8的内浸式振板结构与处理液浓度检测装置装配于超声波生物处理槽内，构成超声波生物处理终端9。超声波生物处理终端9通过处理液浓度检测装置连接到信号处理、反馈控制电路10，将浓度反馈信号De送入信号处理、反馈控制电路10。信号处理、反馈控制电路10通过切换数据接ロ的对应频带接线端连接到频带切换电路7，将频带切换控制数据FT，即其中的第一频带切換信号F1、第二频带切換信号
F2.....第十频带切換信号Fltl同时送入频带切换电路7 ;信号处理、反馈控制电路10的频
率控制信号输出接线端连接到正弦波信号产生单元3的频率控制信号输入接线端，将频率控制信号F。送入正弦波信号产生单元3 ;信号处理、反馈控制电路10的功率控制信号输出接线端和间歇控制信号输出接线端分别连接到斩波调功电路2的功率控制信号输入接线端和间歇控制信号输入接线端，将功率控制信号Fc和间歇控制信号Mc为送入斩波调功电路
2。信号处理、反馈控制电路10通过相应数据接ロ与人-机交互終端11构成数据连接，将频率状态数据Fs、功率状态数据Fc和效率状态数据Ef送入人-机交互终端11。 人-机交互終端11通过相应数据接ロ与信号处理、反馈控制电路10构成数据连接，将功率给定參数P、模式给定參数M和频率给定參数F的设置值送入信号处理、反馈控制电路10 ;人-机交互終端11通过相应信号接ロ与信号处理、反馈控制电路10构成信号连接，将系统启动信号K送入信号处理、反馈控制电路10。在图4所示的切换执行单元电路结构图中第一路切換信号耦合电阻R1的一端连接到第一频带切換信号接线端TF1，另一端与第一路开关晶体管T1的基极连接；第一路开关晶体管T1的集电极连接到DC15V工作电源正极接线端E，第一路开关晶体管T1的发射极连接到第一路切换执行继电器电磁线圈J1的一端；第一路切換执行继电器电磁线圈J1的另一端接地；第一路切换执行继电器常开接点J1-I进线端连接到功率匹配输出第一路接线端子Τω，第一路切换执行继电器常开接点J1-I出线端连接到第一路振板Z1的第一路振板第一接线端子Tzi ;第一路振板も的第一路振板第二接线端子连接到匹配电感第一路接线端子Tu。第二路切换信号耦合电阻R2的一端连接到第二频带切換信号接线端TF2，另一端与第二路开关晶体管T2的基极连接；第二路开关晶体管T2的集电极连接到DC15V工作电源正极接线端E，第二路开关晶体管T2的发射极连接到第二路切换执行继电器电磁线圈J2的一端；第二路切换执行继电器电磁线圈J2的另一端接地；第二路切换执行继电器常开接点J2-I进线端连接到功率匹配输出第二路接线端子Tre，第二路切换执行继电器常开接点J2-I出线端连接到第二路振板Z2的第二路振板第一接线端子Tz2 ;第二路振板Z2的第二路振板第二接线端子连接到匹配电感第二路接线端子ιγ2。......第十路切换信号耦合电阻Rltl的一端连接到第十频带切換信号接线端Tfici,另一端与第十路开关晶体管Tltl的基极连接；第十路开关晶体管Tltl的集电极连接到DC15V工作电源正极接线端Ε，第十路开关晶体管Tltl的发射极连接到第十路切换执行继电器电磁线圈Jki的一端；第十路切换执行继电器电磁线圈Jltl的另一端接地；第十路切换执行继电器常开接点Jici-I进线端连接到功率匹配输出第十路接线端子Τ_，第十路切换执行继电器常开接点Jio-I出线端连接到第十路振板Zltl的第十路振板第十接线端子Tzici ;第十路振板Zltl的第十路振板第二接线端子连接到匹配电感第十路接线端子TU(I。频带匹配、换能网络8的匹配电感始端Ttl连接到功率匹配输出单元6的功率输出 ロ始立而。
在图5所示的受控多路转换单元电路结构图中受控多路转换单元为以DG406型多路转换器U芯片为核心的电路结构，作为信号处理、反馈控制电路10内部的频带切換数据变换环节，将反馈控制电路产生的频带切换控制码(CpC1X2和C3)转换为频带切换控制
数据Ft (F1' F2.....F10)。多路转换器U的I脚和28脚均连接到DC5V工作电源正极接线
端E0 ;多路转换器U的4脚、5脚、6脚、26脚、25脚、24脚、23脚、22脚、21脚和20脚分别连接到第一频带切換信号接线端Tfi、第二频带切換信号接线端Tf2、第三频带切換信号接线端TF3、T第四频带切換信号接线端F3、第五频带切換信号接线端Tf5、第六频带切換信号接线端Tf6、第七频带切換信号接线端Tf7、第八频带切換信号接线端Tf8、第九频带切換信号接线端Tf9和第十频带切換信号接线端Tfici ;多路转换器U的12脚接地；多路转换器U的14脚、15脚、16脚和17脚分别与频带切换控制码一位接线端Ctl、频带切換控制码二位接线端C1. 频带切換控制码四位接线端C2和频带切換控制码八位接线端C3连接；多路转换器U的18脚与间歇时点到达信号接线端&连接。
权利要求
1.一种超声波生物处理的频带搜索匹配方法，其特征是 根据各振板中心频率，计算出各匹配网络所需电感量，确定设计相应电感线圈及其抽头；采用多抽头电感线圈，通过电感线圈不同抽头、振板接线端和继电器常开接点的连接，来实现驱动电源各频率输出端与对应中心频率振板的匹配结构。与驱动电源不同频带输出电能的切换同步，在处理模式的所选脉冲间歇内，通过控制器选择切換，使相应固态继电器的常开接点闭合，将与电感线圈相应抽头连接的振板与驱动电源相应输出端接通，而其它固态继电器的常开接点断开，实现对应电感-振板匹配网络的选择切換，构成驱动电源-谐振电感-振板的所选频带谐振匹配网络。
其切换控制的过程为在包括超声波处理脉冲间歇比、脉冲宽度、频率搜索速率和搜索起、终点频率等的控制系统各參数初始化与设置下，以下频带的下(或上频带的上)限起点频率开始进行频率搜索处理运行；如果在运行过程中得到频带锁定信 号，则跳出切换流程，否则继续运行；当捜索处理频率到达所运行频带的上(或下)限值时，判断处理脉冲间歇是否到来；如果间歇时点到来，又没有得到跳出信号，则由控制器发出切换信号，系统执行切换到上(或下)一频带谐振匹配网路，并控制使后ー处理脉冲到来前完成切換，切换后以新一频带的下(或上)限起点频率开始继续捜索处理运行；如果间歇时点未到来，又没有得到跳出信号，则锁定在所运行频带的上(或下)限频率，继续处理运行，并在后ー处理脉冲间歇到来时切换到上(或下)频带，再在后ー处理脉冲到来前完成切換，以新ー频带的下(或上)限起点频率开始继续捜索处理运行。如果间歇时点到来并得到跳出信号，则控制器不发出切换信号，继续后ー处理脉冲的处理运行。如此继续，直到捜索处理运行到上频带的上(或下频带的下)限终点频率。
其运行控制的过程为在控制系统的各參数初始化与设置，即超声波处理脉冲间歇比给定，脉冲宽度给定，频率搜索速率给定，搜索起点频率给定，终点频率给定下，进行超声波生物处理的大步频带搜索运行；当得到频带锁定信号，即处理槽罐紫外线浓度检测装置检测到高效处理频带，并以浓度反馈信号反馈到信号处理、反馈控制电路时，控制単元发出频带锁定信号，系统进行小步频率搜索运行；否则，转入频带切换运行工作流程。在小步频率搜索运行中，当得到频率锁定信号，即浓检测装置检测到高效处理频率，并以浓度反馈信号反馈到信号处理、反馈控制电路时，控制单元发出跳出切换流程信号，使处理频带上下限频率汇聚到检测到的高效频率点，并控制、锁定到该高效频率，系统在高效频率点锁定处理运行；若未得到频率锁定信号，则判断是否到达所在频带上(下)限？如果是，则继续进行超声波处理的频率锁定运行；否则，继续进行超声波生物处理的所在频带小步频率搜索运行。
2.根据权利要求I所述的超声波生物处理的频带搜索匹配方法，其特征是 系统运行工作流程为 Stl启动，控制系统和各參数初始化与设置超声波处理脉冲间歇比给定，脉冲宽度给定，频率搜索速率给定，搜索起点频率给定，终点频率给定；开始； St2.进行超声波生物处理的大步频带搜索运行； St3.当得到频带锁定信号，即浓度装置检测到高效处理频带，并以浓度反馈信号反馈到信号处理、反馈控制电路时，进行小步频率搜索运行；否则，转入频带切换运行工作流程; St4.在前步运行中，当得到频率锁定信号，即浓度装置检测到高效处理频率，并以浓度反馈信号反馈到信号处理、反馈控制电路时，进行超声波处理的频率锁定运行；否则，判断是否到达所在频带上(下)限？如果是，则继续进行超声波处理的频率锁定运行；否则，转St2.； St5.在前步锁定运行中，当得到停止处理信号吋，停止；否则，继续进行超声波处理的频率锁定运行。
3.根据权利要求I所述的超声波生物处理的频带搜索匹配方法，其特征是 频带切换运行工作流程为 Stl启动，控制系统和各參数初始化与设置超声波处理脉冲间歇比给定，脉冲宽度给定，频率搜索速率给定，搜索起点频率给定，终点频率给定；开始； St2.进行超声波生物处理的大步频带搜索运行； St3.当得到频带锁定信号，即浓度装置检测到高效处理频带，并以浓度反馈信号反馈到信号处理、反馈控制电路时，跳出本流程，即进行系统运行工作流程的小步频率搜索运行；否则，判断是否到达所在频带上(下)限？ St4.如果超声波生物处理的频率搜索运行到达所在频带上(下)限，则判断是否到达所设置运行模式的脉冲间歇起始时点？ St5.如果上步运行过程到达间歇时点，判断是否得到跳出本流程的信号？ St6.如果得到跳出本流程的信号，转到St2.;否则，发出切换信号，继而执行切換到下一频带谐振匹配网路； St7.判断切换是否完成？ St8.如果切换完成，则间歇时段结束，下ー脉冲开始，继续频带搜索处理运行，即转到St2.;否则，延长间歇时段，即下ー脉冲延时开始，转到St7.。
4.根据权利要求I所述的超声波生物处理的频带搜索匹配方法，其特征是 整个超声波生物处理系统由工作电源电路组、斩波调功电路、正弦波信号产生单元、PWM驱动单元、PWM电路、功率匹配输出单元、频带切换电路、频带匹配、换能网络、超声波生物处理终端、信号处理、反馈控制电路、人-机交互終端和人-机交互终端组成。
斩波调功电路的电源输出端ロ与PWM电路的工作电源端ロ对应连接；正弦波信号产生单元的信号输出端ロ与PWM驱动单元的信号输入端ロ对应连接；PWM驱动单元的信号输出端ロ与PWM电路的控制信号输入端ロ对应连接，将PWM驱动信号Dr送入PWM电路；PWM电路的功率输出端ロ与功率匹配输出单元的功率输入端ロ对应连接。
功率匹配输出单元的功率输出端ロ通过电压检测网络连接到信号处理、反馈控制电路的电压反馈信号输入端ロ对应端，将电压反馈信号V送入信号处理、反馈控制电路；功率匹配输出单元的功率输出端ロ始端连接到频带匹配、换能网络的匹配电感始端Ttl;功率匹配输出单元功率输出端ロ的第一级输出端、第二级输出端.....第十级输出端分别通过功率匹配输出第一路接线端子Tm、功率匹配输出第二路接线端子Tffi.....功率匹配输出第十路接线端子T_连接到频带切换电路的进线对应接线端子；频带切换电路的出线对应接线端子分别连接到频带匹配、换能网络的第一路振板第一接线端子Tzi、第二路振板第一接线端子Tz2.....第十路振板第一接线端子Tzitl ;频带匹配、换能网络的匹配电感始端Ttl引线通过电流信号检测器件连接到信号处理、反馈控制电路的电流反馈信号输入端ロ对应端，将电流相量反馈信号i送入信号处理、反馈控制电路。频带匹配、换能网络的内浸式振板结构与处理液浓度检测装置装配于超声波生物处理槽内，构成超声波生物处理终端。超声波生物处理终端通过处理液浓度检测装置连接到信号处理、反馈控制电路，将浓度反馈信号De送入信号处理、反馈控制电路。
信号处理、反馈控制电路通过切换数据接ロ的对应频带接线端连接到频带切換电路，将频带切换控制数据FT，即其中的第一频带切換信号F1、第二频带切換信号F2.....第十频带切换信号Fltl同时送入频带切换电路；信号处理、反馈控制电路的频率控制信号输出接线端连接到正弦波信号产生单元的频率控制信号输入接线端，将频率控制信号F。送入正弦波信号产生单元；信号处理、反馈控制电路的功率控制信号输出接线端和间歇控制信号输出接线端分别连接到斩波调功电路的功率控制信号输入接线端和间歇控制信号输入接线端，将功率控制信号Fc和间歇控制信号Mc为送入斩波调功电路。信号处理、反馈控制电路通过相应数据接ロ与人-机交互终端构成数据连接，将频率状态数据Fs、功率状态数据F。和效 率状态数据Ef送入人-机交互終端。
人-机交互終端通过相应数据接ロ与信号处理、反馈控制电路构成数据连接，将功率给定參数P、模式给定參数M和频率给定參数F的设置值送入信号处理、反馈控制电路；人-机交互終端通过相应信号接ロ与信号处理、反馈控制电路构成信号连接，将系统启动信号K送入信号处理、反馈控制电路。
5.根据权利要求I或根据权利要求4所述的超声波生物处理的频带搜索匹配方法，其特征是 第一路切換信号耦合电阻R1的一端连接到第一频带切換信号接线端TF1，另一端与第一路开关晶体管T1的基极连接；第一路开关晶体管T1的集电极连接到DC15V工作电源正极接线端E，第一路开关晶体管T1的发射极连接到第一路切换执行继电器电磁线圈J1的一端；第一路切换执行继电器电磁线圈J1的另一端接地；第一路切换执行继电器常开接点J1-I进线端连接到功率匹配输出第一路接线端子Τω，第一路切换执行继电器常开接点J1-I出线端连接到第一路振板\的第一路振板第一接线端子Tzi ;第一路振板\的第一路振板第二接线端子连接到匹配电感第一路接线端子Tu。
第二路切换信号耦合电阻R2的一端连接到第二频带切換信号接线端TF2，另一端与第ニ路开关晶体管T2的基极连接；第二路开关晶体管T2的集电极连接到DC15V工作电源正极接线端E，第二路开关晶体管T2的发射极连接到第二路切换执行继电器电磁线圈J2的一端；第二路切换执行继电器电磁线圈J2的另一端接地；第二路切换执行继电器常开接点J2-I进线端连接到功率匹配输出第二路接线端子Tre，第二路切换执行继电器常开接点J2-I出线端连接到第二路振板Z2的第二路振板第一接线端子Tz2 ;第二路振板Z2的第二路振板第二接线端子连接到匹配电感第二路接线端子ιγ2。
第十路切换信号耦合电阻Rltl的一端连接到第十频带切換信号接线端Tfici,另一端与第十路开关晶体管Tltl的基极连接；第十路开关晶体管Tltl的集电极连接到DC15V工作电源正极接线端Ε，第十路开关晶体管Tltl的发射极连接到第十路切换执行继电器电磁线圈Jltl的一端；第十路切换执行继电器电磁线圈Jltl的另一端接地；第十路切换执行继电器常开接点Jici-I进线端连接到功率匹配输出第十路接线端子Τ_，第十路切换执行继电器常开接点Jio-I出线端连接到第十路振板Zltl的第十路振板第十接线端子Tzici ;第十路振板Zltl的第十路振板第二接线端子连接到匹配电感第十路接线端子TU(I。频带匹配、换能网络的匹配电感始端Ttl连接到功率匹配输出单元的功率输出端ロ始端。
6.根据权利要求I或根据权利要求4所述的超声波生物处理的频带搜索匹配方法，其特征是受控多路转换单元为以DG406型多路转换器U芯片为核心的电路结构，作为信号处理、反馈控制电路10内部的频带切換数据变换环节，将反馈控制电路产生的频带切换控制码(Ctl. C1, C2和C3)转换为频带切换控制数据Ft (F1. F2.....F10)。多路转换器U的I脚和28脚均连接到DC5V工作电源正极接线端Etl ;多路转换器U的4脚、5脚、6脚、26脚、25脚、24脚、23脚、22脚、21脚和20脚分别连接到第一频带切換信号接线端Tfi、第二频带切換信号接线端Tf2、第三频带切換信号接线端TF3、T第四频带切換信号接线端F3、第五频带切換信号接线端Tf5、第六频带切換信号接线端Tf6·、第七频带切換信号接线端Tf7、第八频带切換信号接线端Tf8、第九频带切換信号接线端Tf9和第十频带切換信号接线端Tfici ;多路转换器U的12脚接地；多路转换器U的14脚、15脚、16脚和17脚分别与频带切换控制码一位接线端Ctl、频带切換控制码二位接线端C1、频带切換控制码四位接线端C2和频带切換控制码八位接线端C3连接；多路转换器U的18脚与间歇时点到达信号接线端&连接。
全文摘要
一种超声波生物处理的宽频带匹配方法，它是与驱动电源输出电能的频带切换同步，在处理模式的脉冲间歇内，通过控制器选择切换相应继电器，将驱动电源相应输出端接通到与电感线圈相应抽头连接的振板，实现对应电感-振板匹配网络的选择切换。即，在进行超声波生物处理的大步频带搜索运行过程中，浓度装置尚未检测到高效处理频带时，转入频带切换运行工作流程；在转入频带切换运行工作流程后的运行过程设定间歇时点，执行切换到下一频带谐振匹配网路；在切换完成后，下一脉冲开始，继续频带搜索处理运行。
文档编号H03H11/30GK102723928SQ20121000401
公开日2012年10月10日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者屈百达 申请人:江南大学