CN108196122B - 一种波形相位识别方法、装置、系统、计算机和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种波形相位识别方法、装置、系统、计算机和存储介质。该方法包括：获取对电压波形和电流波形进行采样得到的电压波形数据和电流波形数据；于电压波形数据和电流波形数据均不存在直流分量时，将电压波形数据和电流波形数据分别存储至电压数组和电流数组中；对电压数组和电流数组进行减运算确定差值数组；确定差值数组中相邻零点的第一下标值和第二下标值；根据第一下标值和第二下标值之间的距离确定电压子数组和电流子数组；根据电压数组或电流数组中第一下标值和第二下标值对应的第一电压值和第二电压值，或第一电流值和第二电流值，以及电压子数组和电流子数组确定相位关系，从而提高了相位识别效率和准确性。

Description

一种波形相位识别方法、装置、系统、计算机和存储介质

技术领域

本发明实施例涉及信号处理技术，尤其涉及一种波形相位识别方法、装置、系统、计算机和存储介质。

背景技术

超声控制系统中，通常根据超声换能器的谐振频率来调节超声换能器的工作频率，以使超声换能器工作在谐振状态，从而获得最大的工作效率和振动振幅。若超声换能器工作在失谐状态，则由于超声换能器呈感性或容性导致工作效率降低，无用功率也会转换为热量导致超声换能器温度升高，从而影响了超声换能器的稳定性以及大大降低了超声换能器的寿命。

现有技术中，通常根据超声换能器负载两端的电压波形和电流波形的相位鉴别超声换能器是否工作在谐振状态，即当电压波形和电流波形同相时，确定超声换能器工作在谐振状态。通常的鉴别手段是采用硬件鉴相电路，即将电压波形和电流波形利用比较器生成方波，通过数字电路判断方波中重叠部分与非重叠部分的脉冲宽度，进而确定电压波形和电流波形的相位差。然而，这种硬件鉴别手段往往因波形幅度的差异使得计算准确性低，并且电路成本高以及鉴别过程复杂。

发明内容

本发明实施例提供一种波形相位识别方法、装置、系统、计算机和存储介质，以降低成本，简化识别过程，并提高识别效率和准确性。

第一方面，本发明实施例提供了一种波形相位识别方法，包括：

获取模数转换器对超声换能器负载两端的电压波形和电流波形进行采样得到的电压波形数据和电流波形数据；

于所述电压波形数据和所述电流波形数据均不存在直流分量时，将所述电压波形数据和所述电流波形数据分别存储至对应的电压数组和电流数组中；

对所述电压数组和所述电流数组进行减运算，并将运算结果确定为差值数组；

根据所述差值数组确定相邻零点的第一下标值和第二下标值；

获取所述电压数组中所述第一下标值和所述第二下标值对应的第一电压值和第二电压值，或者所述电流数组中所述第一下标值和所述第二下标值对应的第一电流值和第二电流值；

根据所述第一下标值和所述第二下标值之间的距离确定所述电压数组和所述电流数组分别对应的电压子数组和电流子数组；

根据所述第一电压值和所述第二电压值或者所述第一电流值和所述第二电流值，以及所述电压子数组和所述电流子数组确定所述电压波形和所述电流波形的相位关系，其中，所述相位关系包括：所述电压波形与所述电流波形同相、所述电压波形与电流波形反相、所述电压波形超前所述电流波形以及所述电流波形超前所述电压波形。

第二方面，本发明实施例还提供了一种波形相位识别装置，包括：

波形数据获取模块，用于获取模数转换器对超声换能器负载两端的电压波形和电流波形进行采样得到的电压波形数据和电流波形数据；

数组存储模块，用于所述电压波形数据和所述电流波形数据均不存在直流分量时，将所述电压波形数据和所述电流波形数据分别存储至对应的电压数组和电流数组中；

差值数组确定模块，用于对所述电压数组和所述电流数组进行减运算，并将运算结果确定为差值数组；

下标值确定模块，用于根据所述差值数组确定相邻零点的第一下标值和第二下标值；

电压电流值获取模块，用于获取所述电压数组中所述第一下标值和所述第二下标值对应的第一电压值和第二电压值，或者所述电流数组中所述第一下标值和所述第二下标值对应的第一电流值和第二电流值；

子数组确定模块，用于根据所述第一下标值和所述第二下标值之间的距离确定所述电压数组和所述电流数组分别对应的电压子数组和电流子数组；

相位关系确定模块，用于根据所述第一电压值和所述第二电压值或者所述第一电流值和所述第二电流值，以及所述电压子数组和所述电流子数组确定所述电压波形和所述电流波形的相位关系，其中，所述相位关系包括：所述电压波形与所述电流波形同相、所述电压波形与电流波形反相、所述电压波形超前所述电流波形以及所述电流波形超前所述电压波形。

第三方面，本发明实施例还提供了一种超声控制系统，所述系统包括：超声波驱动电源、超声换能器、相位识别装置和模数转换器；其中，

所述相位识别装置，与所述模式转换器和所述超声波发送器电连接，用于实现如本发明任一实施例所述的波形相位识别方法；

所述超声波驱动电源，与所述超声换能器连接，用于向所述超声换能器提供交流电压；

所述模数转换器，与所述超声换能器负载两端连接，用于将所述超声换能器负载两端的电压波形和电流波形转换为电压波形数据和电流波形数据；

所述超声波换能器，用于将所述交流电压转换为超声波。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机，所述计算机包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任一实施例所述的波形相位识别方法。

第五方面，本发明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，该程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的波形相位识别方法。

本发明实施例通过获取模数转换器对超声换能器负载两端的电压波形和电流波形进行采样得到的电压波形数据和电流波形数据；于电压波形数据和电流波形数据均不存在直流分量时，将电压波形数据和电流波形数据分别存储至对应的电压数组和电流数组中；并对电压数组和电流数组进行减运算得到差值数组；根据差值数组确定相邻零点的第一下标值和第二下标值；获取电压数组中第一下标值和第二下标值对应的第一电压值和第二电压值，或者电流数组中第一下标值和第二下标值对应的第一电流值和第二电流值；根据第一下标值和第二下标值之间的距离确定电压数组和电流数组分别对应的电压子数组和电流子数组；根据第一电压值和第二电压值或者第一电流值和第二电流值，以及电压子数组和电流子数组确定电压波形和电流波形的相位关系。从而无需电路设计，降低了成本，并且不会受到波形幅度的影响，简化了波形相位的识别过程，以及提高了识别效率和准确性。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种波形相位识别方法的流程图；

图2是本发明实施例一提供的电压波形超前电流波形时的波形示意图；

图3是本发明实施例一提供的电压波形和电流波形反相时的波形示意图；

图4是本发明实施例一提供的电压波形和电流波形同相时的波形示意图；

图5是本发明实施例一提供的电流波形超前电压波形的波形示意图；

图6是本发明实施例二提供的一种波形相位识别装置的结构示意图；

图7是本发明实施例三提供的一种超声控制系统的结构示意图；

图8是本发明实施例四提供的一种计算机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种波形相位识别方法的流程图，本实施例可适用于识别经模数换能器采样后的电压波形和电流波形的相位关系，尤其可用于超声控制系统中对超声换能器负载两端的电压波形和电流波形的相位关系的识别，同时也可以用于其他需要识别波形相位的应用场景中。该方法可以由波形相位识别装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式来实现，集成于计算机中。该方法具体包括如下步骤：

S110、获取模数转换器对超声换能器负载两端的电压波形和电流波形进行采样得到的电压波形数据和电流波形数据。

其中，模数转换器根据预设的采样频率对超声换能器负载两端连续的电压波形和电流波形分别进行采样得到对应的离散的电压波形数据和电流波形数据，从而将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，其中电压波形和电流波形具有相同的波形频率。可选的，电压波形或电流波形可以为正弦波，也可以为三角波。本实施例中若用于采样的模数转换器中同时具有正的参考电压和负的参考电压，则可以直接对输入模数转换器的电压波形和电流波形进行采样，此时用于采样的电压波形和电流波形关于直线Y＝0对称，采样得到的电压波形数据和电流波形数据也关于直线Y＝0对称；若模数转换器中只有正的或负的参考电压，则分别对电压波形和电流波形增加直流偏置，即增加对应的直流分量，然后对只有正值或负值的电压波形和电流波形进行采样，此时用于采样的电压波形和电流波形关于直线Y＝a对称，采样得到的电压波形数据和电流波形数据也关于直线Y＝a对称，其中a表示直流分量。本实施例中电压波形的直流分量或电流波形的直流分量等于或大于电压波形的幅值或电流波形的幅值。需要注意的是，本实施例中电压波形的直流分量和电流波形的直流分量可以相同，也可以不同，根据实际要求进行选取。

S120、于电压波形数据和电流波形数据均不存在直流分量时，将电压波形数据和电流波形数据分别存储至对应的电压数组和电流数组中。

其中，当电压波形数据和电流波形数据均不存在直流分量时，即获取的电压波形数据和电流波形数据关于直线Y＝0对称，此时直接将电压波形数据和电流波形数据分别依次存储至对应的电压数组和电流数组中。本实施例中的电压数组和电流数组的长度为至少一个完整的波形周期。

可选的，在获取电压波形数据和电流波形数据之后，还包括：

若电压波形数据和电流波形数据存在直流分量，则将电压波形数据和电流波形数据中的每个数据减去对应的直流分量。

其中，若电压波形数据和电流波形数据存在直流分量，即电压波形数据和电流波形数据关于直线Y＝a对称，则表示模数转换器对输入的电压波形和电流波形增加了对应的直流分量，此时将电压波形数据和电流波形数据中的每个数据减去对应的直流分量，以使得电压波形数据和电流波形数据关于Y＝0对称。

S130、对电压数组和电流数组进行减运算，并将运算结果确定为差值数组。

其中，将电压数组中的每个元素值与电流数组中相同下标值对应的元素值进行减运算。获取的差值数组可以是电压数组减去电流数组，也可以是电流数组减去电压数组。

S140、根据差值数组确定相邻零点的第一下标值和第二下标值。

其中，获取差值数组中元素值为零对应的下标值，并可以将任一相邻零点对应的下标值分别确定为第一下标值和第二下标值，其中第一下标值小于第二下标值。本实施例中差值数组中的零点表示的是相等的电压值和电流值，即在波形示意图中表现为电压波形和电流波形相交的点，如图2中的A点和B点。

S150、获取电压数组中第一下标值和第二下标值对应的第一电压值和第二电压值，或者电流数组中第一下标值和第二下标值对应的第一电流值和第二电流值。

其中，根据第一下标值确定的第一电压值和第一电流值相等，根据第二下标值确定的第二电压值和第二电流值相等。示例性的，图2中的A点对应的第一电压值和第一电流值相等，B点对应的第二电压值和第二电流值相等。本实施中可以只获取一组电压值或一组电流值来识别波形的相位关系即可。

S160、根据第一下标值和第二下标值之间的距离确定电压数组和电流数组分别对应的电压子数组和电流子数组。

其中，将第一下标值和第二下标值之间的距离确定为电压子数组和电流子数组的数组长度。在电压数组和电流数组中可以任意截取该数组长度的数组片段作为对应的电压子数组和电流子数组，以保证电压子数组和电流子数组中分别仅存在一个元素值为零。示例性的，若第一下标值为5，第二下标值为20，则第一下标值和第二下标值的距离为15，在电压数组和电流数组中可以任意截取长度为15的数组片段，例如在电压数组和电流数组中分别截取下标值为15至30的数组片段作为对应的电压子数组和电流子数组。

可选的，S160包括：

将第一下标值和第二下标值分别确定为截取开始位置和截取结束位置；根据截取开始位置和截取结束位置截取电压数组的第一数组片段，将第一数组片段确定为电压子数组；根据截取开始位置和截取结束位置截取电流数组的第二数组片段，将第二数组片段确定为电流子数组。

其中，在电压数组和电流数组中直接截取第一下标值至第二下标值之间的数组片段，分别作为电压子数组和电流子数组，更加方便快捷。示例性的，如图2所示，截取的数组片段在波形示意图上表现为A点至B点的波形片段。电压子数组和电流子数组中的零点在波形示意图中表现为电压波形和电流波形分别与X轴相交的点，如图2中的C点和D点。

S170、根据第一电压值和第二电压值或者第一电流值和第二电流值，以及电压子数组和电流子数组确定电压波形和电流波形的相位关系，其中，相位关系包括：电压波形与电流波形同相、电压波形与电流波形反相、电压波形超前电流波形以及电流波形超前电压波形。

其中，第一电压值和第二电压值的大小关系与第一电流值和第二电流值的大小关系一致，从而可以根据其中一个大小关系以及电压子数组和电流子数组来确定电压波形和电流波形的相位关系。由于波形相位识别过程中不会受到波形幅度的影响，所以提高了波形相位识别的准确性，并且无需电路设计，降低了电路成本，同时简化了计算过程并提高了识别效率。

可选的，S170包括：

将第一电压值和第二电压值的差值取绝对值后，确定为电压差值，或者将第一电流值和第二电流值的差值取绝对值后，确定为电流差值；

若电压差值或者电流差值小于或等于对应的预设值，则对电压子数组和电流子数组进行减运算并取绝对值后确定为差值子数组，并根据电压子数组、电流子数组和差值子数组确定电压波形和电流波形的相位关系；

若电压差值或者电流差值大于对应的预设值，则将电压子数组和电流子数组中零点对应的下标值分别确定为第三下标值和第四下标值，并根据第三下标值和第四下标值确定电压波形和电流波形的相位关系。

其中，电压差值或电流差值对应的预设值可以均为零，也可以是根据允许误差范围确定的不为零的数值。若电压差值或者电流差值小于或等于对应的预设值，则表示电压差值或电流差值为零或者在允许误差范围内，此时表征电压波形与电流波形同相或者反相，根据电压子数组、电流子数组和差值子数组来确定电压波形和电流波形同相还是反相。若电压差值或者电流差值大于对应的预设值，则表示电压差值或电流差值不为零并且不在允许误差范围内，此时表征电压波形超前电流波形或者电流波形超前电压波形，根据电压子数组和电流子数组中的零点，例如图2中的电压波形与X轴相交的点C和电流波形与X轴相交的点D对应的下标值分别确定为第三下标值和第四下标值，进而根据第三下标值和第四下标值确定相位关系。

可选的，根据电压子数组、电流子数组和差值子数组确定电压波形和电流波形的相位关系，包括：

判断差值子数组中的任一元素值是否均比电压子数组和电流子数组中相同下标值对应的元素值大；若是，则相位关系确定为电压波形与电流波形反相，若否，则相位关系确定为电压波形与电流波形同相。

示例性的，图3给出了电压波形与电流波形反相时的波形示意图。图4给出了电压波形与电流波形同相时的波形示意图。如图3所示，实线表示的是电压波形，虚线表示的是电流波形，电压波形与电流波形反相时，即电压波形和电流波形的相位差为180°时，相同下标值对应的电压值和电流值正负相反，所以得到的差值子数组中的任一元素值均比电压子数组和电流子数组中相同下标值对应的元素值大。如图4所示，电压波形与电流波形同相时，即电压波形和电流波形的相位差为0时，相同下标值对应的电流波形数据和电压波形数据正负相同，所以得到的差值子数组的每个元素值不一定比电压子数组和电流子数组中相同下标值对应的元素值都大。

可选的，根据第三下标值和第四下标值确定电压波形和电流波形的相位关系，包括：

若第三下标值小于第四下标值，则相位关系确定为电压波形超前电流波形；若第三下标值大于第四下标值，则相位关系确定为电流波形超前电压波形。

示例性的，图2给出了电压波形超前电流波形的波形示意图。图5给出了电流波形超前电压波形的波形示意图。如图2所示，第三下标值小于第四下标值时，在波形示意图中表现为电压波形上的C点对应的X值小于电流波形上的D点对应的X值，此时电压波形超前电流波形。如图5所示，第三下标值大于第四下标值时，在波形示意图中表现为电压波形上的C点对应的X值大于电流波形上的D点对应的X值，此时电流波形超前电压波形。本实施例中电压波形超前电流波形或者电流波形超前电压波形时，电压波形和电流波形之间相位差的取值在0到180°之间。

可选的，在根据第三下标值和第四下标值确定电压波形和电流波形的相位关系之后，还包括：

获取第三下标值和第四下标值的差值并取绝对值；根据取绝对值后的差值、模数转换器中的采样频率和波形频率，确定电压波形和电流波形的相位差。

其中，根据第三下标值和第四下标值确定电压波形超前电流波形还是电流波形超前电压波形之后，还可以根据第三下标值和第四下标值确定电压波形和电流波形之间具体的相位差。本实施例中将取绝对值后的差值除以模数转换器中的采样频率得到电压波形和电流波形的时间差，将时间差乘以波形频率得到的结果即为电压波形和电流波形的相位差，其中确定的相位差在0到180°之间。

可选的，在S170之后，还包括：

若相位关系为电压波形超前电流波形，则生成升高电压波形频率指令；若相位关系为电流波形超前电压波形，则生成降低电压波形频率指令；若相位关系为电压波形与电流波形反相，则生成升高电压波形频率指令或者降低电压波形频率指令。

其中，可以根据S170确定的相位关系来调节电压波形的波形频率，波形频率调节更加快捷。可选的，本实施例中将生成的升高电压频率指令或者降低电压波形频率指令发送至超声波驱动电源中，进而调节超声波驱动电源输出的交流电压波形的波形频率，使得超声换能器负载两端的电压波形和电流波形同相，从而超能换能器可以工作在谐振状态。

本发明实施例通过获取模数转换器对超声换能器负载两端的电压波形和电流波形进行采样得到的电压波形数据和电流波形数据；于电压波形数据和电流波形数据均不存在直流分量时，将电压波形数据和电流波形数据分别存储至对应的电压数组和电流数组中；并对电压数组和电流数组进行减运算得到差值数组；根据差值数组确定相邻零点的第一下标值和第二下标值；获取电压数组中第一下标值和第二下标值对应的第一电压值和第二电压值，或者电流数组中第一下标值和第二下标值对应的第一电流值和第二电流值；根据第一下标值和第二下标值之间的距离确定电压数组和电流数组分别对应的电压子数组和电流子数组；根据第一电压值和第二电压值或者第一电流值和第二电流值，以及电压子数组和电流子数组确定电压波形和电流波形的相位关系。从而无需电路设计，降低了成本，并且不会受到波形幅度的影响，简化了波形相位的识别过程，以及提高了识别效率和准确性。

实施例二

图6为本发明实施例二提供的一种波形相位识别装置的结构示意图，本实施例可适用于识别经模数换能器采样后的电压波形和电流波形的相位关系，该装置具体包括：波形数据获取模块210、数组存储模块220、差值数组确定模块230、下标值确定模块240、电压电流值获取模块250、子数组确定模块260和相位关系确定模块270。

其中，波形数据获取模块210，用于获取模数转换器对超声换能器负载两端的电压波形和电流波形进行采样得到的电压波形数据和电流波形数据；数组存储模块220，用于电压波形数据和电流波形数据均不存在直流分量时，则将电压波形数据和电流波形数据分别存储至对应的电压数组和电流数组中；差值数组确定模块230，用于对电压数组和电流数组进行减运算，并将运算结果确定为差值数组；下标值确定模块240，用于根据差值数组确定相邻零点的第一下标值和第二下标值；电压电流值获取模块250，用于获取电压数组中第一下标值和第二下标值对应的第一电压值和第二电压值，或者电流数组中第一下标值和第二下标值对应的第一电流值和第二电流值；子数组确定模块260，用于根据第一下标值和第二下标值之间的距离确定电压数组和电流数组分别对应的电压子数组和电流子数组；相位关系确定模块270，用于根据第一电压值和第二电压值或者第一电流值和第二电流值，以及电压子数组和电流子数组确定电压波形和电流波形的相位关系，其中，相位关系包括：电压波形与电流波形同相、电压波形与电流波形反相、电压波形超前电流波形以及电流波形超前电压波形。

可选的，该装置还包括：

直流分量处理模块，用于在获取电压波形数据和电流波形数据之后，若电压波形数据和电流波形数据存在直流分量，则将电压波形数据和电流波形数据中的每个数据减去对应的直流分量。

可选的，子数组确定模块260具体用于：

将第一下标值和第二下标值分别确定为截取开始位置和截取结束位置；根据截取开始位置和截取结束位置截取电压数组的第一数组片段，将第一数组片段确定为电压子数组；根据截取开始位置和截取结束位置截取电流数组的第二数组片段，将第二数组片段确定为电流子数组。

可选的，相位关系确定模块270包括：

差值确定模块，用于将第一电压值和第二电压值的差值取绝对值后，确定为电压差值，或者将第一电流值和第二电流值的差值取绝对值后，确定为电流差值；

差值子数组确定单元，用于若电压差值或者电流差值小于或等于对应的预设值，则对电压子数组和电流子数组进行减运算并取绝对值后确定为差值子数组；

第一相位关系确定单元，用于根据电压子数组、电流子数组和差值子数组确定电压波形和电流波形的相位关系；

下标值确定单元，用于若电压差值或者电流差值大于对应的预设值，则将电压子数组和电流子数组中零点对应的下标值分别确定为第三下标值和第四下标值；

第二相位关系确定单元，用于根据第三下标值和第四下标值确定电压波形和电流波形的相位关系。

可选的，第一相位关系确定单元具体用于：

判断差值子数组中的任一元素值是否均比电压子数组和电流子数组中相同下标值对应的元素值大；若是，则相位关系确定为电压波形与电流波形反相，若否，则相位关系确定为电压波形与电流波形同相。

可选的，第二相位关系确定单元具体用于：

若第三下标值小于第四下标值，则相位关系确定为电压波形超前电流波形；若第三下标值大于第四下标值，则相位关系确定为电流波形超前电压波形。

可选的，该装置还包括：

相位差确定模块，用于在根据第三下标值和第四下标值确定电压波形和电流波形的相位关系之后，获取第三下标值和第四下标值的差值并取绝对值；根据取绝对值后的差值、预存的采样频率和波形频率，确定电压波形和电流波形的相位差。

可选的，该装置还包括：

调节电压波形频率指令生成模块，用于若相位关系为电压波形超前电流波形，则生成升高电压波形频率指令；若相位关系为电流波形超前电压波形，则生成降低电压波形频率指令；若相位关系为电流波形与电压波形反相，则生成升高电压波形频率指令或者降低电压波形频率指令。

上述波形相位识别装置可执行本发明实施例一所提供的波形相位识别方法，具备执行波形相位识别方法相应的功能模块和有益效果。

实施例三

图7为本发明实施例三提供的一种超声控制系统的结构示意图。如图7所示，该系统包括：超声波驱动电源310、超声换能器320、相位识别装置330和模数转换器340；其中，

相位识别装置330，与模式转换器340和超声波驱动电源320电连接，用于实现本发明任一实施例所述的波形相位识别方法；超声波驱动电源310，与超声换能器320连接，用于向超声换能器320提供交流电压；模数转换器340，与超声换能器320负载两端连接，用于将超声换能器320负载两端的电压波形和电流波形转换为电压波形数据和电流波形数据；超声波换能器320，用于将交流电压转换为超声波。

可选的，本实施例中的超声控制系统为一个超声换能器320工作于谐振状态的闭环控制系统。具体的，相位识别装置330将根据电压波形和电流波形的相位关系产生的升高电压波形频率指令或者降低电压波形频率指令发送至超声波驱动电源310，超声波驱动电源310接收升高电压波形频率指令或者降低电压波形频率指令后相应的调节交流电压的波形频率，使得超声换能器320负载两端的电压波形和电流波形同相，从而使得超声换能器工作于谐振状态，获取最大的工作效率。

本发明实施例利用相位识别装置来识别超声控制系统中超声换能器负载两端的电压波形和电流波形的相位关系，无需设计硬件鉴相电路，可利用软件的方式实现，提高了超能控制系统的灵活性，同时也提高了系统识别效率和准确性。

实施例四

图8是本发明实施例四提供的一种计算机的结构示意图。参见图8，该计算机包括：

一个或多个处理器410；

存储器420，用于存储一个或多个程序；

当一个或多个程序被一个或多个处理器410执行，使得一个或多个处理器410实现如上述实施例中任一实施例提出的波形相位识别方法。

图8中以一个处理器410为例；计算机中的处理器410和存储器420可以通过总线或其他方式连接，图8中以通过总线连接为例。

存储器420作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的波形相位识别方法对应的程序指令/模块(例如，波形相位识别装置中的波形数据获取模块210、数组存储模块220、差值数组确定模块230、下标值确定模块240、电压电流值获取模块250、子数组确定模块260和相位关系确定模块270)。处理器410通过运行存储在存储器420中的软件程序、指令以及模块，从而执行计算机的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的波形相位识别方法。

存储器420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；存储数据区可存储根据计算机的使用所创建的数据等。此外，存储器420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，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器420可进一步包括相对于处理器410远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

本实施例提出的计算机与上述实施例提出的波形相位识别方法属于同一发明构思，未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述实施例，并且本实施例具备执行波形相位识别方法相同的有益效果。

实施例五

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所述的波形相位识别方法。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种波形相位识别方法，其特征在于，包括：

获取模数转换器对超声换能器负载两端的电压波形和电流波形进行采样得到的电压波形数据和电流波形数据；

于所述电压波形数据和所述电流波形数据均不存在直流分量时，将所述电压波形数据和所述电流波形数据分别存储至对应的电压数组和电流数组中；

对所述电压数组和所述电流数组进行减运算，并将运算结果确定为差值数组；

根据所述差值数组确定相邻零点的第一下标值和第二下标值；

获取所述电压数组中所述第一下标值和所述第二下标值对应的第一电压值和第二电压值，或者所述电流数组中所述第一下标值和所述第二下标值对应的第一电流值和第二电流值；

根据所述第一下标值和所述第二下标值之间的距离确定所述电压数组和所述电流数组分别对应的电压子数组和电流子数组；

根据所述第一电压值和所述第二电压值或者所述第一电流值和所述第二电流值，以及所述电压子数组和所述电流子数组确定所述电压波形和所述电流波形的相位关系，其中，所述相位关系包括：所述电压波形与所述电流波形同相、所述电压波形与电流波形反相、所述电压波形超前所述电流波形以及所述电流波形超前所述电压波形。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取所述电压波形数据和电流波形数据之后，还包括：

若所述电压波形数据和所述电流波形数据存在直流分量，则将所述电压波形数据和所述电流波形数据中的每个数据减去对应的直流分量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一电压值和所述第二电压值或者所述第一电流值和所述第二电流值，以及所述电压子数组和所述电流子数组确定所述电压波形和所述电流波形的相位关系，包括：

将所述第一电压值和所述第二电压值的差值取绝对值后，确定为电压差值，或者将所述第一电流值和所述第二电流值的差值取绝对值后，确定为电流差值；

若所述电压差值或者所述电流差值小于或等于对应的预设值，则对所述电压子数组和所述电流子数组进行减运算并取绝对值后确定为差值子数组，并根据所述电压子数组、所述电流子数组和所述差值子数组确定所述电压波形和所述电流波形的相位关系；

若所述电压差值或者所述电流差值大于对应的预设值，则将所述电压子数组和所述电流子数组中零点对应的下标值分别确定为第三下标值和第四下标值，并根据所述第三下标值和所述第四下标值确定所述电压波形和所述电流波形的相位关系。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述电压子数组、所述电流子数组和所述差值子数组确定所述电压波形和所述电流波形的相位关系，包括：

判断所述差值子数组中的任一元素值是否均比所述电压子数组和所述电流子数组中相同下标值对应的元素值大；

若是，则相位关系确定为所述电压波形与电流波形反相，若否，则相位关系确定为所述电压波形与电流波形同相。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述第三下标值和所述第四下标值确定所述电压波形和所述电流波形的相位关系，包括：

若所述第三下标值小于所述第四下标值，则相位关系确定为所述电压波形超前所述电流波形；

若所述第三下标值大于所述第四下标值，则相位关系确定为所述电流波形超前所述电压波形。

6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，在确定所述电压波形和所述电流波形的相位关系之后，还包括：

若所述相位关系为所述电压波形超前所述电流波形，则生成升高电压波形频率指令；

若所述相位关系为所述电流波形超前所述电压波形，则生成降低电压波形频率指令；

若所述相位关系为所述电流波形与所述电压波形反相，则生成升高电压波形频率指令或者降低电压波形频率指令。

7.一种波形相位识别装置，其特征在于，包括：

波形数据获取模块，用于获取模数转换器对超声换能器负载两端的电压波形和电流波形进行采样得到的电压波形数据和电流波形数据；

数组存储模块，用于所述电压波形数据和所述电流波形数据均不存在直流分量时，则将所述电压波形数据和所述电流波形数据分别存储至对应的电压数组和电流数组中；

差值数组确定模块，用于对所述电压数组和所述电流数组进行减运算，并将运算结果确定为差值数组；

下标值确定模块，用于根据所述差值数组确定相邻零点的第一下标值和第二下标值；

电压电流值获取模块，用于获取所述电压数组中所述第一下标值和所述第二下标值对应的第一电压值和第二电压值，或者所述电流数组中所述第一下标值和所述第二下标值对应的第一电流值和第二电流值；

子数组确定模块，用于根据所述第一下标值和所述第二下标值之间的距离确定所述电压数组和所述电流数组分别对应的电压子数组和电流子数组；

相位关系确定模块，用于根据所述第一电压值和所述第二电压值或者所述第一电流值和所述第二电流值，以及所述电压子数组和所述电流子数组确定所述电压波形和所述电流波形的相位关系，其中，所述相位关系包括：所述电压波形与所述电流波形同相、所述电压波形与电流波形反相、所述电压波形超前所述电流波形以及所述电流波形超前所述电压波形。

8.一种超声控制系统，其特征在于，所述系统包括：超声波驱动电源、超声换能器、相位识别装置和模数转换器；其中，

所述相位识别装置，与所述模数转换器和所述超声波驱动电源电连接，用于实现如权利要求1-6中任一所述的波形相位识别方法；

所述超声波驱动电源，与所述超声换能器连接，用于向所述超声换能器提供交流电压；

所述模数转换器，与所述超声换能器负载两端连接，用于将所述超声换能器负载两端的电压波形和电流波形转换为电压波形数据和电流波形数据；

所述超声波换能器，用于将所述交流电压转换为超声波。

9.一种计算机，其特征在于，所述计算机包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-6中任一所述的波形相位识别方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述的波形相位识别方法。

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