CN110274680A - 一种超声功率计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声功率计，包括支撑板、控制器、升降机构和测量采集杯组件，控制器、测量采集杯组件与升降机构固定连接于支撑板表面，升降机构上固定连接有固定架，固定架正下方设有测量采集杯组件，测量采集杯组件内装有检测液，测量采集杯组件内部设有应变式传感器，应变式传感器与控制器电路连接，控制器包括设置于控制器表面的按键和显示屏，控制器内部设有控制主板，控制主板分别与按键和显示屏电路连接，升降机构与控制主板电路连接。本发明创新式的通过应变式传感器检测超声震荡，将超声震荡产生的推力转变成电信号然后通过相对应的换算检测超声功率，避免了靶的横向移动或者倾斜导致的误差，检测更方便准确。

Description

一种超声功率计

技术领域

本发明涉及医疗器械超声治疗设备检测领域，特别是涉及一种超声功率计。

背景技术

目前，医疗器械的超声治疗功能和美容仪器的超声波功能的应用越来越广泛，超声波应用需要使用不同功率的超声波，此时对于超声功率的检测变得尤为必要。目前市面上检测超声波功率的仪器有超声功率计。

超声功率计是一种用于检测超声设备工作频率的仪器，现有的超声功率计一般采用力平衡式辐射压力法，通过吸收声靶和永磁体组成的可动装置在吸收超声波产生的位移检测超声波频率，但是这种方法在测量时容易造成靶的横向移动或者倾斜，从而影响测量的结果。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种超声功率计，通过超声头在检测液介质工作时产生的震荡推动检测液的流动，从而使内部的应变式传感器产生阻值变化，从而转换成电压变化，内部单片机系统计算出相对应的功率，能够有效的避免上述问题造成的结果偏差。

本发明提供一种超声功率计，包括支撑板、控制器、升降机构和测量采集杯组件，所述控制器、测量采集杯组件与所述升降机构固定连接于所述支撑板表面，所述升降机构上固定连接有固定架，所述固定架正下方设有所述测量采集杯组件，所述测量采集杯组件内装有检测液，所述测量采集杯组件内部设有应变式传感器，所述应变式传感器与所述控制器电路连接，所述控制器包括设置于所述控制器表面的按键和显示屏，所述控制器内部设有控制主板，所述控制主板分别与所述按键和显示屏电路连接，所述升降机构与所述控制主板电路连接。

采用上述技术方案，首先通过控制器上的按键控制升降机构向上移动，然后将超声头安装在升降机构的固定架上，通过控制器的按键控制升降机构向下移动，升降机构向下移动到超声头接触下方测量采集杯组件内装检测液的检测液平面后停止运动，启动超声头输出功率，超声波震荡会推动测量采集杯组件内检测液的流动，检测液流动会使测量采集杯组件内应变式传感器感应到重力变化而变形产生阻值的变化，根据公式I=U/R（I =电流，U=电压，R=电阻），其中加在应变式传感器两端的电压不变，阻值的变化会使电流产生变化，将电流变化信息传送到控制器内部的控制主板进行计算换算成相对应的功率，其中换算的公式为每2ma电流变化等于1w功率，最后将结果显示在控制器的显示屏上。本发明通过超声震荡转换成应变式传感器的阻值变化，最后通过对应的换算成功率输出到显示屏显示结果。

优选的，所述控制主板包括转换模块、按键输入模块、显示模块、电源模块、驱动模块和单片机运算模块，所述转换模块与所述应变式传感器通信连接，所述按键模块与所述按键电路连接，所述显示模块与所述显示屏电路连接，所述驱动模块与所述升降机构电路连接。

采用上述技术方案，控制主板为MCU，转换模块为AD模数转换模块，驱动模块为A4922步进电机驱动模块，通过电源模块接入外部电源，按键模块连接的按键控制升降机构的升降以及数据清零，当通过A4922步进电机驱动模块驱动电机旋转使超声头接触测量采集杯组件内检测液表面时，启动被检测设备仪器的有超声输出的超声头，应变式传感器变化数据通过AD模数转换模块转换成数字信息，MCU的单片机运算模块计算出相对应的功率，通过显示模块传输到显示屏上进行显示。

优选的，所述应变式传感器上设有输出放大电路，所述输出放大电路与所述转换模块通信连接。

采用上述技术方案，应变传感器感应到的数据通过输出放大电路放大后传输到转换模块进行数据转换，将微弱的信号放大，保证检测结果更准确。

优选的，所述控制器上设有串口，所述控制主板上设有串口输出模块，所述串口和串口输出模块电路连接。

采用上述技术方案，通过预留的串口接入电脑端，在电脑端安装串口接收工具接收数据，通过数据每一秒传送一次至电脑，然后将数据导入EXCEL表格转为曲线图，更便于观察。

优选的，所述升降机构包括固定组件、驱动组件和移动组件，所述固定组件包括两个固定连接于所述支撑板表面的导柱，两端分别固定连接于所述导柱顶部的第一横杆，所述驱动组件包括伺服电机和丝杆，所述伺服电机固定连接于所述第一横杆上，所述丝杆一端与所述伺服电机连接，所述丝杆另一端通过轴承与所述支撑板连接，所述移动组件包括滑动连接于所述导柱上的第二横杆，第二横杆通过移动块与所述丝杆连接，所述第二横杆中部固定连接有所述固定架，所述伺服电机与所述驱动模块电路连接。

采用上述技术方案，固定组件包括两根固定在支撑板表面的导柱和第一横杆组成一个倒“U”型的固定架，驱动组件包括伺服电机和丝杆，丝杆和伺服电机输出端连接，丝杆上设有能在其上下移动的移动块，移动组件包括两个滑块和第二横杆，第二横杆通过和移动块连接，伺服电机通过驱动丝杆旋转使丝杆上的移动块上下移动，从而带动移动组件在导柱上上下移动，第二横杆上固定连接有安装超声头的固定架，第二横杆移动驱动固定架移动，从而使超声头上下移动，达到平稳接近测量采集杯组件的效果。

优选的，还包括有第一立杆和第二立杆，所述第一立杆和所述第二立杆分别固定连接于所述支撑板表面，且所述第一立杆和所述第二立杆分别设置于所述固定架两侧且位置相对应，所述第一立杆上设有红外发送器，所述第二立杆上设有红外接收器，所述红外发送器与所述红外接收器位置相对应，所述红外接收器与所述控制主板通信连接。

更优选的，所述红外发送器和所述红外接收器有两个，两个所述红外发送器分别设置于所述第一立杆两端，两个所述红外接收器分别设置于所述第二立杆两端。

采用上述技术方案，通过固定架两侧分别竖立设置的第一立杆和第二立杆上分别安装两个红外发送器和红外接收器，红外发射器和红外接收器的位置相互对应，分别设置在立杆不同高度，当超声头随着固定架上升，设置于上方的红外发送器和红外接收器之间没有物体阻隔，红外接收器能够接收到红外信号，此时红外接收器向控制主板发送信号指令伺服电机停止转动，当超声头随着固定架往下滑动，会阻碍红外接收器接收红外信号，当下方的红外接收器无法接收到信号时，会给控制主板发送信号指令伺服电机停止转动，从而完成自动下降到一定位置。

优选的，所述按键有三个，三个所述按键分别为上升键、下降键和清零键。

采用上述技术方案，通过在控制器内部的控制主板预设好键位信息，上升键控制固定架上升，下降键控制固定架下降，当固定架下降到指定位置，按清零键将误动作的数据清零，再开启超声头进行检测。

本发明的有益效果是：

1、本发明创新式的通过应变式传感器检测超声震荡，将超声震荡产生的推力转变成电信号然后通过相对应的换算检测超声功率，避免了靶的横向移动或者倾斜导致的误差，检测更方便准确。

2、通过升降机构和红外配合，自动上升和下降，减少了超声头与水面接触位置的合理性调节时间花费，避免人工手持检测引起的人体披露以及手抖等因素影响检测结果。

附图说明

图1是本发明的超声功率计整体结构示意图；

图2是本发明的总电路原理图；

图中所示：1-支撑板；11-控制器；111-按键；112-显示屏；21-伺服电机；22-丝杆；23-移动块；31-导柱；32-第一横杆；41-滑块；42-第二横杆；51-固定架；52-超声头；61-第一立杆；62-第二立杆；611-红外发送器；621-红外接收器；7-测量采集杯组件；71-应变式传感器。

具体实施方式

如图1-2中所示，本发明一实施例提供的一种超声功率计，包括作为底部基础支撑的支撑板1、控制整个仪器运行的控制器11和控制超声头52升降的升降机构，升降机构上固定安装有固定架51，固定架51用于安装待检测的超声头52，固定架51正下方放置有放置检测液的测量采集杯组件7，测量采集杯组件7内设置有用于检测的应变式传感器71，控制器11和升降机构通过电线电路连接，控制器11表面设置有按键111和OLED显示屏112，按键111和显示屏112通过内部线路和控制器11内部的控制主板连接，控制主板由MCU芯片集成。本发明通过按键111控制升降机构向上移动，到达指定位置后将超声头52安装到固定架51上，然后通过按键111控制固定架51向下移动，接触测量采集杯组件7内检测液表面后停止，通过按键111清零后启动超声头52，超声震荡推动检测液的流动，然后内部的应变式传感器71电阻会发生变化，根据公式I=U/R（I =电流，U=电压，R=电阻），其中加在应变式传感器71两端的电压不变，阻值的变化会使电流产生变化，将电流变化信息传送到控制器11内部的控制主板进行计算换算成相对应的功率，其中换算的公式为每2ma电流变化等于1w功率，最后将结果显示在控制器11的显示屏112上。

控制控制主板包括转换模块、按键111输入模块、显示模块、电源模块、驱动模块和单片机运算模块，通过电源模块外接外部电源，通过按键111模块与按键111连接，驱动模块为A4988芯片驱动，通过A4988芯片驱动控制伺服电机21转动从而控制升降机构的升降，转换模块为AD转换模块，采用的是ADS1256进行模数转换，将应变式传感器71的电流变化信息转换成数字信号，然后通过MCU上的单片机运算模块计算出相对应的功率，最后通过显示模块将信息传输给OLED显示屏112进行显示。

应变式传感器71上设有输出放大电路，输出放大电路与转换模块通信连接，通过输出放大电路将电信号放大后输入转换模块，使检测的结果更准确。

一实施例中，控制器11上设有串口，通过控制主板上设置的串口输出模块将数据通过串口输出到电脑上，在电脑上预装好串口接收工具接收数据，数据1秒传送一次，然后导入EXCEL表格转为曲线图便于观察。

一实施例中，升降机构包括固定组件、驱动组件和移动组件，固定组件由两个竖立固定在支撑板1表面的导柱31和第一横杆32组成，移动组件由两个可以在导柱31上上下移动的滑块41和第二横杆42组成，驱动组件包括伺服电机21和丝杆22，伺服电机21固定安装在第一横杆32顶部，丝杆22一端和伺服电机21固定，丝杆22另一端通过轴承与支撑板1连接，丝杆22上有可以随着丝杆22转动上下移动的移动块23，移动块23和第二横杆42固定，驱动模块驱动伺服电机21转动，从而使丝杆22上的移动块23上下移动，第二横杆42随着移动块23上下移动，从而带动第二横杆42上的固定架51上下移动。

一实施例中，第一立杆61和第二立杆62分别竖立固定在支撑板1上，分别在固定架51两侧，第一立杆61上安装有两个高度不同的红外发送器611，第二立杆62和第一低杆相对应的位置安装有两个高度不同的红外接收器621，检测前上面的红外接收器621会由于固定架51的阻碍无法接收到红外发送器611发送的红外信号，当固定架51上升到一定位置，固定架51移动使上面的红外接收器621接收到红外信号，此时红外接收器621发送信号到控制主板指令伺服电机21停止转动；安装好超声头52后通过按键111控制固定架51向下移动，移动到一定位置后，固定架51会阻隔下面的红外接收器621接收对应的红外发送器611发送的红外信号，红外接收器621发送信号给控制主板指令伺服电机21停止转动，以此来完成自动升降功能。

一实施例中，按键111包括上升键、下降键和清零键，通过上升键和下降键控制升降机构上升和下降，当超声头52接触测量采集杯组件7内的检测液，按清零键将误触的数据清零后开始检测。

本发明的工作原理：首先通过电源模块给设备上电，然后按上升键，控制主板内的MCU会发送指令通过驱动模块驱动升降机构顶部的伺服电机21转动，伺服电机21带动丝杆22转动从而带动移动组件上下移动，根据上面红外接收器621的信号接收情况检测是否已经上升到指定位置，上升到指定位置后MCU会发送指令通过驱动模块停止伺服电机21的转动，手动将待检测的超声头52安装到升降机构上的固定架51，安装完成后按下降键，通过下面的红外接收器621信号接收情况检测下降位置是否到达，超声头52到达的位置需要和测量采集杯组件7内检测液水平面接触，到达指定位置后控制伺服电机21停止转动，此时按清零键将误触到的数据清零，打开超声头52的超声波功能，超声震荡会推动检测液的流动，然后内部的应变式传感器71会感应到重力而变形产生阻值的变化，根据公式I=U/R（I =电流，U=电压，R=电阻），其中加在应变式传感器71两端的电压不变，阻值的变化会使电流产生变化，电流变化信息通过输出放大电路放大后经过AD转换模块转换成数字信号，通过MCU上的单片机运算模块计算出相对应的功率，最后通过显示模块将信息传输给OLED显示屏112进行显示，预留一个串口，需要进行长期的功率记录可以通过串口每秒一次的数据传送，将数据传送到电脑的串口接收工具上，最后导入EXCEL表格转为曲线图便于观察。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种超声功率计，其特征在于：包括支撑板、控制器、升降机构和测量采集杯组件，所述控制器、测量采集杯组件与所述升降机构固定连接于所述支撑板表面，所述升降机构上固定连接有固定架，所述固定架正下方设有所述测量采集杯组件，所述测量采集杯组件内装有检测液，所述测量采集杯组件内部设有应变式传感器，所述应变式传感器与所述控制器电路连接，所述控制器包括设置于所述控制器表面的按键和显示屏，所述控制器内部设有控制主板，所述控制主板分别与所述按键和显示屏电路连接，所述升降机构与所述控制主板电路连接。

2.如权利要求1所述的一种超声功率计，其特征在于：所述控制主板包括转换模块、按键输入模块、显示模块、电源模块、驱动模块和单片机运算模块，所述转换模块与所述应变式传感器通信连接，所述按键模块与所述按键电路连接，所述显示模块与所述显示屏电路连接，所述驱动模块与所述升降机构电路连接。

3.如权利要求2所述的一种超声功率计，其特征在于：所述应变式传感器上设有输出放大电路，所述输出放大电路与所述转换模块通信连接。

4.如权利要求1所述的一种超声功率计，其特征在于：所述控制器上设有串口，所述控制主板上设有串口输出模块，所述串口和串口输出模块电路连接。

5.如权利要求1或2任意一项所述的一种超声功率计，其特征在于：所述升降机构包括固定组件、驱动组件和移动组件，所述固定组件包括两个固定连接于所述支撑板表面的导柱，两端分别固定连接于所述导柱顶部的第一横杆，所述驱动组件包括伺服电机和丝杆，所述伺服电机固定连接于所述第一横杆上，所述丝杆一端与所述伺服电机连接，所述丝杆另一端通过轴承与所述支撑板连接，所述移动组件包括滑动连接于所述导柱上的第二横杆，第二横杆通过移动块与所述丝杆连接，所述第二横杆中部固定连接有所述固定架，所述伺服电机与所述驱动模块电路连接。

6.如权利要求1所述的一种超声功率计，其特征在于：还包括有第一立杆和第二立杆，所述第一立杆和所述第二立杆分别固定连接于所述支撑板表面，且所述第一立杆和所述第二立杆分别设置于所述固定架两侧且位置相对应，所述第一立杆上设有红外发送器，所述第二立杆上设有红外接收器，所述红外发送器与所述红外接收器位置相对应，所述红外接收器与所述控制主板通信连接。

7.如权利要求6所述的一种超声功率计，其特征在于：所述红外发送器和所述红外接收器有两个，两个所述红外发送器分别设置于所述第一立杆两端，两个所述红外接收器分别设置于所述第二立杆两端。

8.如权利要求1所述的一种超声功率计，其特征在于： 所述按键有三个，三个所述按键分别为上升键、下降键和清零键。