CN1327821C - 超声波美容美体仪的声头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及超声波美容美体仪的声头。包括外壳、控制系统和换能器，控制系统包括微电脑控制模块MCU、自动频率调谐模块AFT和温度控制模块ATC，由于采用了自动频率调谐技术，使声头在工作时会根据不同的人体组织选取最佳的频率，解决的是现有超声波美容美体仪的声头不能根据人体不同部位吸收的最佳波段而调整振荡频率的技术问题。另外由于增加了温度检测模块，可通过调节工作时间调整声头温度以适于人体温度。

Description

超声波美容美体仪的声头
技术领域
本发明涉及超声波美美体仪，具体涉及超声波美容美体仪的声头。
背景技术
超声波美容美体仪是通过高速机械波作用于人体肌肤表面，机械波能量深入皮下脂肪，使多余脂肪组织产生高速磨擦发热而挥发，从而达到瘦身、健身、健美的目的。美容美体仪的机械波能量，是通过其声头将电能转换为高速机械波能量，并直接由探头表面紧贴于人体肌肤，从而将机械波透过肌肤表面，传递到深层皮下脂肪。因此，声头是超声波美容美体仪的关键部件，其性能好坏直接影响到美容美体的效果和人的主观感受。超声波的传输特性为：
1、超声波的传播：
超声波在介质中的传播与其它波动传播一样，可以用惠更斯(HUYGENS)原理来描述，其介质中的特性阻抗(声阻抗)为：
Z＝ρC
其中ρ为介质常数，C为介质中的声速，不同的介质其ρ、C不同，甚至有很大差别，因此，其声阻抗也相差很大，如声波在空气中的声阻抗为0.000395×105rayls而在人体肌肉中的声阻抗为1.684×105rayls，相差四个量级！
2、声波的反射、折射和散射
超声波在传播过程中，若遇到两种不同声阻抗的介质时，在界面将会发生反射和折射，两种介质的声阻抗相差愈大，反射也愈大。如声头向空中幅射时，由于声换能器所依附的铝板的声阻抗(Z＝1.69×106)与空气的声阻抗(Z＝39.5)相差很大，因此，声波几乎全反射，而人体组织声阻抗与其相近，因此部分声波能幅射入人体。人体不同部位的声阻抗也不相同，如脂肪、肌肉、骨骼都不相同。
3、超声生物效应的物理机制：
超声波向人体幅射，会产生物效应，以达到瘦身、健身、增强细胞活性等目的，其物理机制主要有三种：
a.热学效应：即人体软组织吸收超声能量发热，消耗多余脂肪。
所发热量与照射声强I、时间T及吸收系数α成正比：
Q＝2αIT(J/CM3)
b.力学效应：高速振动的超声波入射到人体内后，人体细胞随之振动，细胞组织发生高速摩擦而发热，消耗多余脂肪。
c.空化效应：超声波进入人体内部，会使人体组织内汽泡与超声频率发生共振、活性增强，从而增强细胞活力。
综上所述，不同的介质，甚至是人体不同部位的介质，对超声波的传播、吸收所产生的效应是不同的，因此，用某一固有频率的超声波很难被人体所吸收，现有的超声波美容美体仪的声头由于机械波振荡频率固定，不能根据人体不同部位吸收的最佳波段而调整振荡频率，因此，不能对人体不同部位都达到最佳理疗效果。
发明内容
本发明要解决的是现有超声波美容美体仪的声头不能根据人体不同部位吸收的最佳波段而调整振荡频率的技术问题。
为了解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是：
一种超声波美容美体仪的声头，包括外壳、控制系统和换能器，其特征是，所述的控制系统包括微电脑控制模块MCU和自动频率调谐模块AFT，自动频率调谐模块AFT包括稳定频率的锁相环模块PLL、输出模块和匹配检测A/D转换模块；所述的微电脑控制模块MCU向锁相环模块PLL提供在设定的频率范围内的具有一定变化规律的参考频率信号Fr，锁相环模块PLL稳频后向输出模块提供稳定的频率信号Fvco，输出模块向换能器输出电信号，换能器将电能转化为机械能，并将超声波遇到不同介质界面时反射的能量反向变换成电信号，所述的匹配检测A/D转换模块对输出模块的电流进行采样经A/D转换后送到微电脑控制模块MCU记录下来，当频率信号Fvco按一定规律在设定的频率范围内变化时，微电脑控制模块MCU记录下整个频率范围内的工作电流值，在对整个频率范围搜索完成后，微电脑控制模块MCU计算出对应最大工作电流下的频率参数，并控制PLL跟踪于该频率点。
在所述的锁相环模块PLL和输出模块之间还设置有激励放大模块，以在输出前对信号进行放大。
还包括温度控制模块ATC，温度控制模块包括温度检测和门限比较模块，微电脑控制模块MCU通过温度检测模块定时对外壳的温度进行检测并通过门限比较模块与基准温度进行比较，并据此控制声头工作时间和休息时间。
所述的频率Fr变化规律为每改变一次频率增加或减少500HZ。
在采用了上述技术方案后，由于采用了自动频率调节技术，使声头在工作时会根据不同的人体组织选取最佳的频率，从而解决了现有超声波美容美体仪的声头不能根据人体不同部位吸收的最佳波段而调整振荡频率的技术问题。另外，由于增加了温度检测模块，可通过调节工作时间调整声头温度以适于人体温度。
附图说明
图1是本发明控制系统的原理结构示意图。
具体实施方式
超声波传播过程中，遇到不同的介质界面时，会产生反射，而这种反射能量经换能器反向变换后，变成电信号。经专用检测电路检测后，改变振荡参数，寻找最佳振荡频率和匹配状态，从而实现声头与人体介质的最佳匹配，这就是本智能声头的工作原理。
本发明采用了以下技术：微电脑(MCU)控制和检测技术，自动频率调谐(AFT)技术，变体的锁相环技术(PLL)，以及自动温度控制(ATC)技术。
如图1所示一种超声波美容美体仪的声头，包括外壳、控制系统和换能器，控制系统包括微电脑控制模块MCU、自动频率调谐模块AFT和温度控制模块ATC，自动频率调谐模块AFT包括稳定频率的锁相环模块PLL、输出模块和匹配检测A/D转换模块；微电脑控制模块MCU向锁相环模块PLL提供在设定的频率范围内的具有一定变化规律的参考频率信号Fr，锁相环模块PLL稳频后向输出模块提供稳定的频率信号Fvco，输出模块向换能器输出电信号，换能器将电能转化为机械能，并将超声波遇到不同介质界面时反射的能量反向变换成电信号，匹配检测A/D转换模块对输出模块的电流进行采样经A/D转换后送到微电脑控制模块MCU记录下来，当频率信号Fvco按一定规律在设定的频率范围内变化时，微电脑控制模块MCU记录下整个频率范围内的工作电流值，在对整个频率范围搜索完成后，微电脑控制模块MCU计算出对应最大工作电流下的频率参数，并控制PLL跟踪于该频率点，在锁相环模块PLL和输出模块之间还设置有激励放大模块，以在输出前对信号进行放大，温度控制模块包括温度检测和门限比较模块，微电脑控制模块MCU通过温度检测模块定时对外壳的温度进行检测并通过门限比较模块与基准温度进行比较，并据此控制声头工作时间和休息时间。其工作原理简述如下：
开机上电时，MCU控制PLL，在设定的频率范围内以500HZ步进变频搜索，每改变一次频率步进，即检测输出级工作电流，在换能器与传输介质达到最佳匹配时，此时反射能量较小，工作电流最大，而不是最佳匹配时，反射较大，工作电流较小，因此输出级工作电流反映了换能器在不同的频率下与介质的匹配状况，对该工作电流进行采样，经A/D变换后送到MCU，MCU记录下整个频率范围内的工作电流值，在对整个频率范围搜索完后，MCU计祘出对应最大工作电流下的频率参数，并控制PLL，跟踪于该频率点。在实际使用中，对应于人体不同部位，其介质阻抗可能会有变化，反射到输出级，其工作电流会发生变化，MCU检测到此变化后，控制PLL微调工作频率使换能器与人体匹配重新调整到最佳匹配状态。若介质阻抗发生实变(如从人体移开到空气中)，MCU检测到反射能量超过设定门限，控制PLL重新搜索，直至找到佳匹配点后再转入跟踪。
1、MCU+ATC组成恒温控制，适应人体主观感觉。
MCU定时检测声头温度，并控制工作时间，使声头外表面温度在空操作状态下维持在比人体温度略高(38℃左右)的条件下，使人体再接触时感觉最舒服为宜，在声头接触人体后，声头表面温度迅速下降，ATC电路控制声头迅速转换为工作状态。
2、各部分组成：
a.框图中，PLL包括MCU产生的参考频率Fr，相位比较，环路滤波，压控振荡器(VCO)及频率除法器(÷N)等，之所以称之为PLL的变体，是因为传统的PLL中，其参考频率Fr是固定的(称为基准频率)而此处应用中，Fr是可变的，以实现搜索、跟踪的功能要求。
b.AFT包括：PLL激励放大，输出匹配检测、A/D及MCU控制等。
c.ATC包括：换能器外壳温度传感器，检测电路，基准电路及MCU控制等。
综上所述，本智能声头充分考虑了人体差异，部位差异等因素，考虑理疗效果及人的主观感受，采用人性化设计，充分体现了以人为上，以人为本的现代美容美体理念，使人在进行健身健美的同时，充分享受美容美体所带来的快乐。本系列智能化声头，配合于最先进的主机，组成最先进的超声波美容美体设备，代表了当今美容健身设计的发展潮流和时尚。

Claims (2)

1、一种超声波美容美体仪的声头，包括外壳、控制系统和换能器，控制系统包括微电脑控制模块MCU，其特征是，所述的控制系统还包括自动频率调谐模块AFT，自动频率调谐模块AFT包括稳定频率的锁相环模块PLL、输出模块和匹配检测A/D转换模块；所述的微电脑控制模块MCU向锁相环模块PLL提供在设定的频率范围内的具有一定变化规律的参考频率信号Fr，锁相环模块PLL稳频后向输出模块提供稳定的频率信号Fvco，输出模块向换能器输出电信号，换能器将电能转化为机械能，并将超声波遇到不同介质界面时反射的能量反向变换成电信号，所述的匹配检测A/D转换模块对输出模块的电流进行采样经A/D转换后送到微电脑控制模块MCU记录下来，当频率信号Fvco按一定规律在设定的频率范围内变化时，微电脑控制模块MCU记录下整个频率范围内的工作电流值，在对整个频率范围搜索完成后，微电脑控制模块MCU计算出对应最大工作电流下的频率参数，并控制PLL跟踪于该频率点。
2、如权利要求1所述的超声波美容美体仪的声头，其特征是，在所述的锁相环模块PLL和输出模块之间还设置有激励放大模块，以在输出前对信号进行放大。
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PB01 Publication
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