CN109159543B - 压电频率撷取系统及其撷取方法 - Google Patents

Abstract

本发明系揭露一种压电频率撷取系统及其撷取方法，首先，执行复数次驱动流程，其系分别对应复数不同频率值。在驱动流程中，产生对应该频率值之一设定指令，并据此利用具有频率值的一第一交流电压讯号振荡第一压电探头，进而驱动第一压电探头朝一物体发射一第一超音波讯号，物体反射该第一超音波讯号为一第二超音波讯号。利用第二压电探头接收第二超音波讯号，以转换第二超音波讯号为一感测电压讯号。最后，依据所有感测电压讯号的最高讯号杂讯比或最大值，找出其对应之频率值，并将其储存，以供压电产品发挥最佳性能。

Description

压电频率撷取系统及其撷取方法

技术领域

本发明系关于一种撷取技术，且特别关于一种压电频率撷取系统及其撷取方法。

背景技术

压电元件由于具有良好的从电气能量到机械能量的转换效率和良好的响应性，近年来已开发出利用压电元件的压电效应的各种压电致动器。压电致动器被应用于压电蜂鸣器、打印机的喷墨头、超音波马达、电子钟表、可携式设备等各种电子设备领域中。

当在压电材料之表面施加正电场，因电场作用时，电偶极矩会被拉长，压电材料为抵抗变化，会沿电场方向伸长。相反地，在压电材料上施加负电压，压电材料就会往内挤压，当施予规律的频率和电压，可使压电材料产生振荡。压电材料在一特定最佳频率下，会以最大振幅在振动，但每个压电探头的最佳频率不尽相同。在现有技术中，压电致动器之各种应用并未以最佳频率来运作，故无法发挥最佳性能。

因此，本发明系在针对上述的困扰，提出一种压电频率撷取系统及其撷取方法，以解决习知所产生的问题。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种压电频率撷取系统及其撷取方法，其系以复数不同频率值来驱动压电探头，以取得感测电压讯号之最大值或最高讯号杂讯比，藉此取得压电探头之最佳频率值，以藉此可供发挥压电产品的最佳性能。

为达上述目的，本发明提供一种压电频率撷取系统，其系包含一控制装置与一超音波收发处理装置。控制装置产生分别对应复数不同频率值之复数设定指令。超音波收发处理装置电性连接控制装置，超音波收发处理装置具有一第一压电探头与一第二压电探头。超音波收发处理装置接收所有设定指令，以藉此产生分别具有所有频率值的复数第一交流电压讯号振荡第一压电探头，进而驱动第一压电探头朝一物体发射复数第一超音波讯号，物体反射所有第一超音波讯号为复数第二超音波讯号。超音波收发处理装置利用第二压电探头接收所有第二超音波讯号，以转换所有第二超音波讯号分别为复数感测电压讯号，并传送所有感测电压讯号给控制装置。控制装置依据所有感测电压讯号的最高讯号杂讯比或最大值，找出其对应之频率值，并将此传送给超音波收发处理装置以进行储存。

在本发明之一实施例中，超音波收发处理装置更包含一超音波处理收发模组、一示波器与一模拟数字转换器。超音波处理收发模组电性连接控制装置，超音波处理收发模组具有第一压电探头与第二压电探头。超音波处理收发模组接收设定指令，并藉此产生第一交流电压讯号振荡第一压电探头。超音波处理收发模组利用第二压电探头接收第二超音波讯号，以转换第二超音波讯号分别为复数第二交流电压讯号。示波器电性连接第一压电探头与第二压电探头并量测第一交流电压讯号与第二交流电压讯号。模拟数字转换器电性连接示波器与控制装置，并接收第一交流电压讯号与第二交流电压讯号，且转换第一交流电压讯号之振幅分别为复数第一数位值，又转换第二交流电压讯号之振幅分别为复数第二数位值，以传送第一数位值与第二数位值至控制装置，第二数位值作为感测电压讯号。控制装置找出对应第一数位值之最大值与第二数位值之最大值的二频率值，并将此传送给超音波处理收发模组以进行储存。

在本发明之一实施例中，超音波处理收发模组更包含一通讯接口、一处理器、一振荡器与一储存器。通讯接口电性连接控制装置，处理器电性连接通讯接口，并透过通讯接口接收设定指令。振荡器电性连接处理器与第一压电探头，处理器控制振荡器产生第一交流电压讯号振荡第一压电探头。储存器电性连接处理器，处理器透过通讯接口接收对应第一数位值之最大值与第二数位值之最大值的二频率值，并将此存于储存器中。

在本发明之一实施例中，超音波收发处理装置更包含一通讯接口、一处理器、一振荡器与一储存器。通讯接口电性连接控制装置，处理器电性连接通讯接口与第二压电探头，并透过通讯接口接收设定指令。第二压电探头转换第二超音波讯号分别为复数第二交流电压讯号，第二交流电压讯号分别作为感测电压讯号。处理器接收第二交流电压讯号，并将此透过通讯接口传送给控制装置。振荡器电性连接处理器与第一压电探头，处理器根据设定指令控制振荡器产生第一交流电压讯号以振荡第一压电探头。储存器电性连接处理器，控制装置找出对应第二交流电压讯号之最高讯号杂讯比的频率值，并将此透过通讯接口传送给处理器，以存于储存器中。

本发明亦提供一种压电频率撷取方法，首先，执行复数次驱动流程，其系分别对应复数不同频率值，驱动流程包含下列步骤：产生对应频率值之一设定指令；根据设定指令，以利用具有频率值的一第一交流电压讯号振荡第一压电探头，进而驱动第一压电探头朝一物体发射一第一超音波讯号，物体反射第一超音波讯号为一第二超音波讯号；以及利用第二压电探头接收第二超音波讯号，以转换第二超音波讯号为一感测电压讯号；以及依据所有感测电压讯号的最高讯号杂讯比或最大值，找出其对应之频率值，并将其储存。

在本发明之一实施例中，转换第二超音波讯号为一第二交流电压讯号；以及转换第一交流电压讯号之振幅为一第一数位值，又转换第二交流电压讯号之振幅为一第二数位值，以第二数位值作为感测电压讯号。

在本发明之一实施例中，系找出对应所有第一数位值之最大值与所有第二数位值之最大值的二频率值，并将其储存。

在本发明之一实施例中，系转换第二超音波讯号为一第二交流电压讯号，第二交流电压讯号作为感测电压讯号。

在本发明之一实施例中，系找出对应所有第二交流电压讯号之最高讯号杂讯比的频率值，并将其储存。

兹为使贵审查委员对本发明的结构特征及所达成的功效更有进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例图及配合详细的说明，说明如后：

附图说明

图1为本发明之压电频率撷取系统之第一实施例之电路方块图。

图2为本发明之压电频率撷取方法之第一实施例之运作流程图。

图3为本发明之压电频率撷取系统之第二实施例之电路方块图。

图4为本发明之压电频率撷取方法之第二实施例之运作流程图。

图5为本发明之压电频率撷取系统之第三实施例之电路方块图。

图6为本发明之压电频率撷取方法之第三实施例之运作流程图。

附图标记：

10 控制装置 12 超音波收发处理装置

14 第一压电探头 16 第二压电探头

18 物体 20 超音波处理收发模组

22 示波器 24 模拟数字转换器

26 通讯接口 8 处理器

30 振荡器 32 储存器

具体实施方式

请参阅图1与图2，以介绍本发明之压电频率撷取系统之第一实施例。压电频率撷取系统包含一控制装置10与一超音波收发处理装置12，其中控制装置10例如为智能型装置、智能型手机或电脑，但不以此为限。控制装置10产生分别对应复数不同频率值F之复数设定指令C。超音波收发处理装置12电性连接控制装置10，超音波收发处理装置12具有一第一压电探头14与一第二压电探头16。超音波收发处理装置12接收所有设定指令C，以藉此产生分别具有所有频率值F的复数第一交流电压讯号A1振荡第一压电探头14，进而驱动第一压电探头14朝一物体18发射复数第一超音波讯号U1，物体18反射所有第一超音波讯号U1为复数第二超音波讯号U2。举例来说，其中一设定指令C对应20M赫兹(百万Hz)之频率值F，另一设定指令C对应30M赫兹，则超音波收发处理装置12就会产生具有20M赫兹与30M赫兹之第一交流电压讯号A1来振荡第一压电探头14。超音波收发处理装置12利用第二压电探头16接收所有第二超音波讯号U2，以转换所有第二超音波讯号U2分别为复数感测电压讯号S，并传送所有感测电压讯号S给控制装置10。控制装置10依据所有感测电压讯号S的最高讯号杂讯比或最大值，找出其对应之频率值F，并将此传送给超音波收发处理装置12以进行储存。

以下介绍本发明之压电频率撷取方法之第一实施例。首先，执行复数次驱动流程，其系分别对应复数不同频率值F，此驱动流程包含下列步骤S10至步骤S14。如步骤S10所示，控制装置10产生对应频率值F之一设定指令C，并将其传送给超音波收发处理装置12。接着，如步骤S12所示，超音波收发处理装置12根据设定指令C，以利用具有频率值F的一第一交流电压讯号A1振荡第一压电探头14，进而驱动第一压电探头14朝物体18发射一第一超音波讯号U1，物体18反射第一超音波讯号U1为一第二超音波讯号U2。最后，如步骤S14所示，超音波收发处理装置12利用第二压电探头16接收第二超音波讯号U2，以转换第二超音波讯号U2为一感测电压讯号S，并传送感测电压讯号S给控制装置10。最后，如步骤S16所示，控制装置10依据所有感测电压讯号S的最高讯号杂讯比或最大值，找出其对应之频率值F，并将传送给超音波收发处理装置12以储存至超音波收发处理装置12。由于感测电压讯号S的最高讯号杂讯比或最大值所对应的频率值F就是压电探头之最佳频率，藉此可供发挥压电产品的最佳性能。

请参阅图1、图3与图4，以介绍本发明之压电频率撷取系统之第二实施例。第二实施例与第一实施例差别在于超音波收发处理装置12之组成及其作动。在第二实施例中，超音波收发处理装置12更包含一超音波处理收发模组20、一示波器22与一模拟数字转换器24。超音波处理收发模组20电性连接控制装置10，超音波处理收发模组20具有第一压电探头14与第二压电探头16。超音波处理收发模组20接收设定指令C，并藉此产生第一交流电压讯号A1振荡第一压电探头14。超音波处理收发模组20利用第二压电探头16接收第二超音波讯号U2，以转换第二超音波讯号U2分别为复数第二交流电压讯号A2。示波器22电性连接第一压电探头14与第二压电探头16并量测第一交流电压讯号A1与第二交流电压讯号A2。模拟数字转换器24电性连接示波器22与控制装置10，并接收第一交流电压讯号A1与第二交流电压讯号A2，且转换第一交流电压讯号A1之振幅分别为复数第一数位值D1，又转换第二交流电压讯号A2之振幅分别为复数第二数位值D2，以传送第一数位值D1与第二数位值D2至控制装置10，第二数位值D2作为感测电压讯号S。控制装置10找出对应第一数位值D1之最大值与第二数位值D2之最大值的二频率值F，并将此传送给超音波处理收发模组20以进行储存。超音波处理收发模组20更包含一通讯接口26、一处理器28、一振荡器30与一储存器32，其中储存器32例如为闪存，通讯接口26例如为蓝牙通讯接口、无线传真(Wifi)通讯接口或通用串行总线(USB)，但不以此为限。通讯接口26电性连接控制装置10，处理器28电性连接通讯接口26，并透过通讯接口26接收设定指令C。振荡器30电性连接处理器28与第一压电探头14，处理器28控制振荡器30产生第一交流电压讯号A1振荡第一压电探头14。储存器32电性连接处理器28，处理器28透过通讯接口26接收对应第一数位值D之最大值与第二数位值D2之最大值的二频率值F，并将此存于储存器32中。

以下介绍本发明之压电频率撷取方法之第二实施例。首先，执行复数次驱动流程，其系分别对应复数不同频率值F，此驱动流程包含下列步骤S18至步骤S24。如步骤S18所示，控制装置10产生对应频率值F之一设定指令C，并将其透过通讯接口26传送给处理器28。接着，如步骤S20所示，处理器28根据设定指令C，控制振荡器30产生具有频率值F的一第一交流电压讯号A1振荡第一压电探头14，进而驱动第一压电探头14朝物体18发射一第一超音波讯号U1，物体18反射第一超音波讯号U1为一第二超音波讯号U2。再来，如步骤S22所示，第二压电探头16接收第二超音波讯号U2，以转换第二超音波讯号U2为一第二交流电压讯号A2。在步骤S22后，进行步骤S24。如步骤S24所示，示波器22量测第一交流电压讯号A1与第二交流电压讯号A2，且模拟数字转换器24接收第一交流电压讯号A1与第二交流电压讯号A2，以转换第一交流电压讯号A1之振幅为一第一数位值D1，又转换第二交流电压讯号A2之振幅为一第二数位值D2，以传送第一数位值D1与第二数位值D2至控制装置10。其中当第一交流电压讯号A1之振幅大于第一默认值时，第一数位值D1为1。当第一交流电压讯号A1之振幅不大于第一默认值时，第一数位值D1为0。同样地，当第二交流电压讯号A2之振幅大于第二默认值时，第二数位值D2为1。当第二交流电压讯号A2之振幅不大于第二默认值时，第二数位值D2为0。最后，如步骤S26所示，控制装置10找出对应所有第一数位值D1之最大值与所有第二数位值D2之最大值的二频率值F，并将其透过通讯接口26传送给处理器28，以利用处理器28储存对应所有第一数位值D1之最大值与所有第二数位值D2之最大值的二频率值F于储存器32中。由于所有第一数位值D1之最大值与所有第二数位值D2之最大值所对应的频率值F就是第一压电探头14与第二压电探头16之最佳频率，藉此可供发挥压电产品的最佳性能。

请参阅图1、图5与图6，以介绍本发明之压电频率撷取系统之第三实施例。第三实施例与第一实施例差别在于超音波收发处理装置12之组成及其作动。在第三实施例中，超音波收发处理装置12更包含一通讯接口26、一处理器28、一振荡器30与一储存器32，其中储存器32例如为闪存，通讯接口26例如为蓝牙通讯接口、无线传真(Wifi)通讯接口或通用串行总线(USB)。通讯接口26电性连接控制装置10，处理器28电性连接通讯接口26与第二压电探头16，并透过通讯接口26接收设定指令C。第二压电探头16转换第二超音波讯号U2分别为复数第二交流电压讯号A2，第二交流电压讯号A2分别作为感测电压讯号S。处理器28接收第二交流电压讯号A2，并将此透过通讯接口26传送给控制装置10。振荡器30电性连接处理器28与第一压电探头14，处理器28根据设定指令C控制振荡器30产生第一交流电压讯号A1以振荡第一压电探头14。储存器32电性连接处理器28，控制装置10找出对应第二交流电压讯号A2之最高讯号杂讯比(signal-noise ratio,SNR)的频率值F，并将此透过通讯接口26传送给处理器28，以存于储存器32中。

以下介绍本发明之压电频率撷取方法之第三实施例。首先，执行复数次驱动流程，其系分别对应复数不同频率值F，此驱动流程包含下列步骤S28至步骤S34。如步骤S28所示，控制装置10产生对应频率值F之一设定指令C，并将其透过通讯接口26传送给处理器28。接着，如步骤S30所示，处理器28根据设定指令C，控制振荡器30产生具有频率值F的一第一交流电压讯号A1振荡第一压电探头14，进而驱动第一压电探头14朝物体18发射一第一超音波讯号U1，物体18反射第一超音波讯号U1为一第二超音波讯号U2。再来，如步骤S32所示，第二压电探头16接收第二超音波讯号U2，以转换第二超音波讯号U2为一第二交流电压讯号A2。在步骤S32后，进行步骤S34。如步骤S34所示，处理器28接收第二交流电压讯号A2，并将此透过通讯接口26传送给控制装置10。最后，如步骤S36所示，控制装置10对应所有第二交流电压讯号A2之最高讯号杂讯比的频率值F，并将其透过通讯接口26传送给处理器28，以利用处理器28储存对应所有第二交流电压讯号A2之最高讯号杂讯比的频率值F于储存器32中。由于所有第二交流电压讯号A2之最高讯号杂讯比所对应的频率值F就是第二压电探头16之最佳频率，藉此可供发挥压电产品的最佳性能。

综上所述，本发明以复数不同频率值来驱动压电探头，以取得感测电压讯号之最大值或最高讯号杂讯比，藉此取得压电探头之最佳频率值，以藉此可供发挥压电产品的最佳性能。

以上所述者，仅为本发明一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施之范围，故举凡依本发明申请专利范围所述之形状、构造、特征及精神所为之均等变化与修饰，均应包括于本发明之申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种压电频率撷取系统，其特征在于，包含：

一控制装置，其系产生分别对应复数不同频率值之复数设定指令；以及

一超音波收发处理装置，电性连接该控制装置，该超音波收发处理装置具有一第一压电探头与一第二压电探头，该超音波收发处理装置接收该些设定指令，以藉此产生分别具有该些频率值的复数第一交流电压讯号振荡该第一压电探头，进而驱动该第一压电探头朝一物体发射复数第一超音波讯号，该物体反射该些第一超音波讯号为复数第二超音波讯号，该超音波收发处理装置利用该第二压电探头接收该些第二超音波讯号，以转换该些第二超音波讯号分别为复数感测电压讯号，并传送该些感测电压讯号给该控制装置，该控制装置依据该些感测电压讯号的最高讯号杂讯比或最大值，找出其对应之该频率值，并将此传送给该超音波收发处理装置以进行储存。

2.如权利要求1所述之压电频率撷取系统，其中该控制装置为智能型装置。

3.如权利要求1所述之压电频率撷取系统，其中该超音波收发处理装置更包含：

一超音波处理收发模组，电性连接该控制装置，该超音波处理收发模组具有该第一压电探头与该第二压电探头，该超音波处理收发模组接收该些设定指令，并藉此产生该些第一交流电压讯号振荡该第一压电探头，该超音波处理收发模组利用该第二压电探头接收该些第二超音波讯号，以转换该些第二超音波讯号分别为复数第二交流电压讯号；

一示波器，电性连接该第一压电探头与该第二压电探头，并量测该些第一交流电压讯号与该些第二交流电压讯号；以及

一模拟数字转换器，电性连接该示波器与该控制装置，并接收该些第一交流电压讯号与该些第二交流电压讯号，且转换该些第一交流电压讯号之振幅分别为复数第一数位值，又转换该些第二交流电压讯号之振幅分别为复数第二数位值，以传送该些第一数位值与该些第二数位值至该控制装置，该些第二数位值作为该些感测电压讯号，该控制装置找出对应该些第一数位值之最大值与该些第二数位值之最大值的二该频率值，并将此传送给该超音波处理收发模组以进行储存。

4.如权利要求3所述之压电频率撷取系统，其中该超音波处理收发模组更包含：

一通讯接口，电性连接该控制装置；

一处理器，电性连接该通讯接口，并透过该通讯接口接收该些设定指令；

一振荡器，电性连接该处理器与该第一压电探头，该处理器控制该振荡器产生该些第一交流电压讯号振荡该第一压电探头；以及

一储存器，电性连接该处理器，该处理器透过该通讯接口接收对应该些第一数位值之该最大值与该些第二数位值之该最大值的该二该频率值，并将此存于该储存器中。

5.如权利要求1所述之压电频率撷取系统，其中该超音波收发处理装置更包含：

一通讯接口，电性连接该控制装置；

一处理器，电性连接该通讯接口与该第二压电探头，并透过该通讯接口接收该些设定指令，该第二压电探头转换该些第二超音波讯号分别为复数第二交流电压讯号，该些第二交流电压讯号分别作为该些感测电压讯号，该处理器接收该些第二交流电压讯号，并将此透过该通讯接口传送给该控制装置；

一振荡器，电性连接该处理器与该第一压电探头，该处理器根据该些设定指令控制该振荡器产生该些第一交流电压讯号以振荡该第一压电探头；以及

一储存器，电性连接该处理器，该控制装置找出对应该些第二交流电压讯号之最高讯号杂讯比的该频率值，并将此透过该通讯接口传送给该处理器，以存于该储存器中。

6.一种压电频率撷取方法，其特征在于，包含下列步骤：

执行复数次驱动流程，其系分别对应复数不同频率值，该驱动流程包含下列步骤：

产生对应该频率值之一设定指令；

根据该设定指令，以利用具有该频率值的一第一交流电压讯号振荡第一压电探头，进而驱动该第一压电探头朝一物体发射一第一超音波讯号，该物体反射该第一超音波讯号为一第二超音波讯号；以及

利用第二压电探头接收该第二超音波讯号，以转换该第二超音波讯号为一感测电压讯号；以及

依据所有该感测电压讯号的最高讯号杂讯比或最大值，找出其对应之该频率值，并将其储存。

7.如权利要求6所述之压电频率撷取方法，其中在转换该第二超音波讯号为该感测电压讯号之步骤更包含下列步骤：

转换该第二超音波讯号为一第二交流电压讯号；以及

转换该第一交流电压讯号之振幅为一第一数位值，又转换该第二交流电压讯号之振幅为一第二数位值，以该第二数位值作为该感测电压讯号。

8.如权利要求7所述之压电频率撷取方法，其中在依据该所有该感测电压讯号的该最大值，找出其对应之该频率值，并将其储存之步骤中，系找出对应所有该第一数位值之最大值与所有该第二数位值之最大值的二该频率值，并将其储存。

9.如权利要求6所述之压电频率撷取方法，其中在转换该第二超音波讯号为该感测电压讯号之步骤中，系转换该第二超音波讯号为一第二交流电压讯号，该第二交流电压讯号作为该感测电压讯号。

10.如权利要求9所述之压电频率撷取方法，其中在依据该所有该感测电压讯号的该最高讯号杂讯比，找出其对应之该频率值，并将其储存之步骤中，系找出对应所有该第二交流电压讯号之最高讯号杂讯比的该频率值，并将其储存。