CN110507354A - 节能超声探头、节能超声设备和节能超声探头取电方法 - Google Patents

节能超声探头、节能超声设备和节能超声探头取电方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种节能超声设备,具体涉及一种节能超声探头、节能超声设备和节能超声探头取电方法。所述节能超声探头包括:探头本体和热电转换器,所述热电转换器设置在所述探头本体的周围,能够感测所述探头本体在工作时产生的热能,并所收集的热能转换为电能。所述节能超声设备包括:供电装置和如本发明第一方面所述的节能超声探头;所述节能超声探头取电方法包括:收集探头本体产生的热能,并将收集到的热能转换成电能储存;实时监测所储存电能的电量;若所储存电能的电量大于或等于预设阈值时,则由所储存的电能给探头本体供电。本发明能够通过感测和收集节能超声探头在工作时产生的热能,并将热能转换成电能,从而能降低能耗,提高能量的使用效率。

Description

节能超声探头、节能超声设备和节能超声探头取电方法
技术领域
本发明涉及一种节能超声设备,具体涉及一种节能超声探头、节能超声设备和节能超声探头取电方法。
背景技术
在超声设备开机时,超声设备连接的探头即处于工作状态,在长时间工作后探头会大量发热,这不仅会给被检查对象带来身体上的不适,同时探头的大量发热也会损坏探头内部的电子元器件,减小探头的使用寿命。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足,本发明提供一种节能超声探头、节能超声设备和节能超声探头取电方法,能够通过感测和收集节能超声探头在工作时产生的热能,并将热能转换成电能,从而能降低能耗,提高能量的使用效率。
根据本发明提供的技术方案,作为本发明的第一方面,提供一种节能超声探头,所述节能超声探头包括:探头本体和热电转换器,所述探头本体从外至内包括依次设置的声透镜、匹配层、压电层和背衬;所述热电转换器设置在所述探头本体的周围,能够感测所述探头本体在工作时产生的热能,并所收集的热能转换为电能。
进一步地,所述热电转换器贴附在所述背衬的上表面。
进一步地,所述背衬的上表面为锯齿形或者波浪形。
进一步地,还包括储能装置,所述储能装置设置在所述探头本体中,所述热电转换器的输出端连接储能装置,用于将转换出的电能储存在所述储能装置中。
作为本发明的第二方面,提供一种节能超声设备,所述节能超声设备包括:供电装置和如本发明第一方面所述的节能超声探头;
所述供电装置包括主供电装置,所述主供电装置用于给节能超声探头供电。
进一步地,所述节能超声设备的供电装置还包括:储能装置和供电切换电路,所述主供电装置的输出端和储能装置的输出端通过供电切换电路给探头本体供电,所述供电切换电路能够控制主供电装置或储能装置给探头本体供电;
所述热电转换器的输出端连接储能装置,用于将转换出的电能储存在所述储能装置中。
进一步地,所述供电切换电路包括第一开关管M1、第二开关管M2和供电切换控制器;
所述第一开关管M1的漏极耦接储能装置的输出端,第二开关管M2的漏极耦接主供电装置的输出端,第一开关管M1的栅极耦接供电切换控制器的第一驱动端Drv1,第二开关管M2的栅极耦接供电切换控制器的第二驱动端Drv2。
进一步地,所述供电切换控制器包括:
电能监测模块,所述电能监测模块用于监测所述储能装置中的电量;
阈值比较模块,所述阈值比较模块用于将所述电能监测模块监测的电量与预设阈值进行比较,阈值比较模块将比较结果发送给控制模块;
控制模块,所述控制模块根据所述比较结果控制第一驱动端Drv1和第二驱动端Drv2输出驱动信号。
作为本发明的第三方面,提供一种节能超声探头取电方法,所述节能超声探头取电方法包括:
收集所述探头本体产生的热能;
通过所述热电转换器将收集到的热能转换成电能;
通过所述电能为所述探头本体供电。
可选的,所述通过所述电能为所述探头本体供电,包括:
若所储存电能的电量大于或等于预设阈值时,则由所储存的电能给所述探头本体供电。
从以上所述可以看出,本发明提供的节能超声探头、节能超声设备和节能超声探头取电方法,与现有技术相比具备以下优点:
其一,热电转换器能够感测和收集探头本体在工作时产生的热能,并将收集的热能转换成电能,从而提高了能源的利用效率。
其二,能够将转换为电能并存储给储能装置中,用于给探头本体提供电能,从而充分利用探头本体在工作时产生的热能,降低能量消耗,起到节能的作用。
其三,供电切换控制器能够根据储能装置中的电量切换供电电源,能够提高节能超声探头的工作效率。
其四,对于便携式节能超声设备来说,优先使用存储的电能来供电,避免了当医护人员在充电不便的环境中使用便携式节能超声设备时,在便携式节能超声设备的电能耗尽时,便携式节能超声设备无法正常使用的问题。
附图说明
图1为本发明第一方面的结构示意图。
图2为图1中A部分的放大结构示意图。
图3为本发明第二方面的原理图。
图4为本发明第二方面中供电切换控制器的结构原理图。
100. 探头本体,110. 声透镜,120. 匹配层,130. 压电层,140. 背衬,200. 热电转换器,300. 供电装置,310. 储能装置,320. 主供电装置,330. 供电切换电路,340. 供电切换控制器,341. 电能监测模块,342. 阈值比较模块,343. 控制模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是,下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。使用的词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
作为本发明的第一方面,如图1和图2所示,提供一种节能超声探头,所述节能超声探头包括探头本体100和热电转换器200,所述热电转换器200设置在所述探头本体100的周围或者与探头本体100直接接触,从而能够感测到探头本体100在工作时产生的热能,并将所收集的热能转换为电能。
可以理解的所述探头本体100从外至内包括依次设置的声透镜110、匹配层120、压电层130和背衬140;由于所述背衬140在所述探头本体100的使用过程中发热效率最高,所述热电转换器200贴附在所述背衬140的上表面。
为了进一步充分收集所述背衬140产生的热量,所述背衬140的上表面为锯齿形或者波浪形,所述热电转换器200以贴片的形式贴附在所述背衬140的上表面,通过增加热电转换器200与背衬140之间的接触面积来提高热能的收集效率,使得同等大小的热电转换器200能够具备更高的热能收集效率。
以上仅以热能转换器同时集成热能收集和转换于一体来举例说明,实际实现时,节能超声探头中还可以包括热能收集器,该热能收集器用于收集探头本体在使用过程中产生的热能,并将收集到的热能传输至热能转换器,由热能转换器将热能转换为电能,本实施例对此并不做限定。
作为本发明的第二方面,如图3所示,提供一种节能超声设备,所述节能超声设备包括供电装置300和本发明第一方面所述的节能超声探头;
所述供电装置300用于给所述探头本体100提供电能,包括主供电装置320、储能装置310和供电切换电路330,所述主供电装置320的输出端和储能装置310的输出端通过供电切换电路330给探头本体100供电,所述供电切换电路330能够控制主供电装置320或储能装置310给探头本体100供电;
所述热电转换器200与所述探头本体100连接,能够收集所述探头本体100在工作时产生的热能,并将所收集的热能转换为电能;所述热电转换器200的输出端连接储能装置310,用于将转换出的电能储存在所述储能装置310中。
需要解释的是,所述储能装置310可以设置在所述探头本体100中也可以设置在节能超声设备中,当设置在探头中时,不论探头连接的设备如何,上述功能均能正常使用。
可以理解的是,热电转换器200与储能装置310的配合,能够将探头本体100在工作时产生的热能转换为电能并存储给储能装置310中,用于给探头本体100提供电能,从而充分利用探头本体100在工作时产生的热能,降低能量消耗,起到节能的作用。
所述供电切换电路330包括第一开关管M1、第二开关管M2和供电切换控制器340,所述第一开关管M1的漏极耦接储能装置310的输出端,第二开关管M2的漏极耦接主供电装置320的输出端,第一开关管M1的栅极耦接供电切换控制器340的第一驱动端Drv1,第二开关管M2的栅极耦接供电切换控制器340的第二驱动端Drv2,所述供电切换控制器340的第一驱动端Drv1能够输出第一驱动信号给第一开关管M1,用于控制所述第一开关管M1的通断,同样地,所述供电切换控制器340的第如图驱动端Drv2能够输出第二驱动信号给第二开关管M2,用于控制所述第二开关管M2的通断,从而切换所述储能装置310和主供电装置320给探头本体100供电。
如图4所示,所述供电切换控制器340包括:
电能监测模块341,所述电能监测模块341用于监测所述储能装置310中的电量;
阈值比较模块342,所述阈值比较模块342用于将所述电能监测模块341监测的电量与预设的阈值进行比较,阈值比较模块342将比较结果发送给控制模块343;
控制模块343,所述控制模块343根据所述比较结果控制第一驱动端Drv1和第二驱动端Drv2输出驱动信号,若监测的电量大于或等于预设的阈值则控制第一驱动端Drv1输出高电平,第二驱动端Drv2输出低电平,从而第一开关管M1导通,第二开关管M2关断,由储能装置310给所述探头本体100供电;相反地,若监测的电量小于预设的阈值则控制第一驱动端Drv1输出低电平,第二驱动端Drv2输出高电平,从而第一开关管M1关断,第二开关管M2导通,由主供电装置320给所述探头本体100供电。
在节能超声设备为便携式设备,比如,掌上节能超声设备,因为便携式设备的使用场景具有一定的不确定性,可能会在无法充电的环境中使用,因此为了避免便携式设备在恶劣环境下由于电量不足无法使用的问题,所述阈值比较模块342中的阈值可设置较低,甚至设置为0,使得当储能装置310中存储有电能时,则优先使用储能装置310中的电能。
对于便携性要求较低的节能超声设备,其不会存在无法充电导致电量不足无法使用的问题,为了避免频繁切换存在浪费的问题,对于此种节能超声设备,所述阈值比较模块342中的阈值可设置较高,例如可以设置为储能装置310总量的50%~80%,使得当储能装置310中存储的电能高于预设阈值时,即可切换至由储能装置310供电。这样,节省了所需耗费的外部的电能。
作为本发明的第三方面,提供一种节能超声探头取电方法,所述节能超声探头取电方法基于本发明的第一方面所述的节能超声探头和本发明第二方面所述的节能超声设备,
对于非便携式节能超声设备,所述节能超声探头取电方法具体包括:
第一步:热电转换器200收集探头本体100产生的热能,并将收集到的热能转换成电能储存到储能装置310中;
第二步:实时监测储能装置310中所储存电能的电量;
第三步:若所储存电能的电量大于或等于预设阈值时,则控制储能装置310给探头本体100供电。
需要解释的是,所述预设阈值设置为储能装置310总量的50%~80%。
对于便携式节能超声设备,所述节能超声探头取电方法具体包括:
第一步:热电转换器200收集探头本体100产生的热能,并将收集到的热能转换成电能储存到储能装置310中;
第二步:实时监测储能装置310中所储存电能的电量;
第三步:若储能装置310中有电量时,则控制储能装置310给探头本体100供电。
可以理解的是,热电转换器200与储能装置310的配合,能够将探头本体100在工作时产生的热能转换为电能并存储给储能装置310中,用于给探头本体100提供电能,从而充分利用探头本体100在工作时产生的热能,降低能量消耗,起到节能的作用。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的主旨之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种节能超声探头,其特征在于,所述节能超声探头包括:所述节能超声探头包括探头本体和热电转换器,所述探头本体从外至内包括依次设置的声透镜、匹配层、压电层和背衬,所述热电转换器能够感测所述探头本体在工作时产生的热能,并将所收集的热能转换为电能。
2.如权利要求1所述的节能超声探头,其特征在于,所述热电转换器贴附在所述背衬的上表面。
3.如权利要求2所述的节能超声探头,其特征在于,所述背衬的上表面为锯齿形或者波浪形。
4.如权利要求1所述的节能超声探头,其特征在于,还包括储能装置,所述储能装置设置在所述探头本体中,所述热电转换器的输出端连接储能装置,用于将转换出的电能储存在所述储能装置中。
5.一种节能超声设备,其特征在于,所述节能超声设备包括:供电装置和如权利要求1~3中任意一项权利要求所述的节能超声探头;所述供电装置包括主供电装置,所述主供电装置用于给节能超声探头供电。
6.如权利要求5所述的节能超声设备,其特征在于,所述节能超声设备的供电装置还包括:储能装置和供电切换电路;所述主供电装置的输出端和储能装置的输出端通过供电切换电路给探头本体供电,所述供电切换电路能够控制主供电装置或储能装置给探头本体供电;
所述热电转换器的输出端连接储能装置,用于将转换出的电能储存在所述储能装置中。
7.如权利要求6所述的节能超声设备,其特征在于,所述供电切换电路包括第一开关管M1、第二开关管M2和供电切换控制器;
所述第一开关管M1的漏极耦接储能装置的输出端,第二开关管M2的漏极耦接主供电装置的输出端,第一开关管M1的栅极耦接供电切换控制器的第一驱动端Drv1,第二开关管M2的栅极耦接供电切换控制器的第二驱动端Drv2。
8.如权利要求7所述的节能超声设备,其特征在于,所述供电切换控制器包括:
电能监测模块,所述电能监测模块用于监测所述储能装置中的电量;
阈值比较模块,所述阈值比较模块用于将所述电能监测模块监测的电量与预设阈值进行比较,阈值比较模块将比较结果发送给控制模块;
控制模块,所述控制模块根据所述比较结果控制第一驱动端Drv1和第二驱动端Drv2输出驱动信号。
9.一种节能超声探头取电方法,其特征在于,所述节能超声探头包括:探头本体和热电转换器,所述节能超声探头取电方法包括:
收集所述探头本体产生的热能;
通过所述热电转换器将收集到的热能转换成电能;
通过所述电能为所述探头本体供电。
10.如权利要求9所述的节能超声探头取电方法,其特征在于,所述通过所述电能为所述探头本体供电,包括:
若所储存电能的电量大于或等于预设阈值时,则由所储存的电能给所述探头本体供电。
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