基于模糊控制的超声理疗仪频率自动跟踪技术.pdf

《基于模糊控制的超声理疗仪频率自动跟踪技术.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第50卷第1期电力电子技术Vo1．50，No．12016年1月PowerElectronicsJanuary2016基于模糊控制的超声理疗仪频率自动跟踪技术张一帆，屈惠明，顾华东，陈瑞涛。(1．南京理工大学，江苏南京210094；2．中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏苏州215163)摘要：针对超声理疗仪中压电超声换能器谐振频率漂移问题，提出了一种频率自动跟踪技术。该技术以模糊控制器为核心，通过比较计算超声换能器两端电压、电流信号的相位差，实时调整超声理疗仪DDS信号发生器的输出频率，保证超声换能器始终工作在谐振点上。测试表明，基于模糊控制的频率自动跟踪技术跟

2、踪准确，超声理疗仪的工作效率得到了提高，输出超声强度可达3w。关键词：频率自动跟踪：模糊控制：超声理疗仪中图分类号：TM391．9文献标识码：A文章编号：1000—100X(2016)01—0081—03FrequencyAuto-trackingBasedonFuzzyControlUsedinUltrasoundPhysiotherapyApparatusZHANGYi·fan，QUHui—ming，GUHua—dong2，CHENRui—tao(1．NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，Chi

3、na)Abstract：Afrequencyauto-trackingmethodispresentedwhichcanbeusedinul~asoundphysiotherapyapparatusagainstthefrequencyshiftproblemduringthephysiotherapyprocessofultrasoundtransducer．Basedonthefuzzycon—troltheory，thevoltageandcurrentsignalofthe~ansdueeraYecompared，andthefrequencygenerate

4、dbytheDDSsignalgeneratorwillbeadjustedinreal—time，whichensuresthattheul~asoundtransducerisalwaysworkingontheresonancepoint．Theexperimentalresultshowsthat，withtheadvantageofrapidandaccuratetracking，theeficiencyofultrasoundphysiotherapyapparatuscanbeimprovedusingthefrequencyauto·trackingm

5、ethodbasedonfuzzycon-trolandtheoutputultrasoundintensitycanbeupto3W．Keywords：frequencyauto—tracking；fuzzycontrol；ultrasoundphysiotherapyapparatusFoundationProject：SupposedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．61171164)1引言还会损坏换能器元件。因此，信号发生器必须能够自动调整输出频率．以达到与换能器的谐振频率超声理疗仪作用原理在于无侵害性地

6、将低强实时同步。常见频率自动跟踪的方法有最大电流度。超高频超声波用于软组织挫伤、病理的恢复和法和锁相环(PLL)法。最大电流法容易实现，但跟颈椎、腰椎及其他骨关节的疼痛治疗⋯。超声理疗踪灵敏度不高．稳定性差：而PLL电路锁相范围仪输出频率多在1MHz左右．用于较深层部位治窄，时间长，易失锁_2_31。因此也提出很多粗精频率疗，最高可达3MHz，多用于浅层部位。跟踪相结合的方法，如PI．DPLU41，DDS．PLLt~，Fuzzy—在理疗过程中。超声换能器将电信号转化成DDSt】等。这些频率自动跟踪方法多根据电流或相超声信号，通过耦合剂作用于人体。当超声输出频位差反馈信

7、号线性调节超声输出频率．然超声换率等于压电换能器振子的谐振频率时，就会发生能器谐振频率的漂移过程是非线性、没有模型可机械谐振，故超声换能器的电能利用率最高。然依据的。在谐振点附近．电流和相位差信号都有一而。在实际工作过程中，压电超声换能器的温度、个陡变的过程。因此提出模糊控制的方法来实现负载等因素的变化，都会使其谐振频率发生漂移。频率的自动跟踪。非线性调节DDS信号发生器的如若不及时调整激励信号频率．导致其工作在非输出频率，更高精度、高效地实现频率自动跟踪。谐振点上。不仅不能达到好的疗效，而且长期使用2超声理疗仪系统框架基金项目：国家自然科学基金(6