CN203117291U - 高频电刀负极板阻抗测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高频电刀负极板阻抗测量装置，该装置包括：阻抗测量芯片；输入端与所述阻抗测量芯片的输出端相连接的运算放大电路；输入端与所述运算放大电路的输出端相连接，输出端通过第七电阻与所述阻抗测量芯片的输入端相连接的连接器，并且所述连接器的两个检测端分别与高频电刀负极板的两块导电极板相连接。该装置在进行测量时，阻抗测量芯片产生检测用的电压信号，然后仅需要对该电压检测信号进行运算放大即可，所以与现有技术相比，该装置具有电路简单，测量精度高，调试方便等优点，并且由于电路结构简单，在进行规模化生产时，生产一致性较好。

Description

高频电刀负极板阻抗测量装置

技术领域

本申请涉及电子设备测量技术领域，特别是涉及一种高频电刀负极板阻抗测量装置。 

背景技术

图1为目前所使用的高频电刀的典型结构示意图，图中1产生高频高压输出的主机，2为刀笔，3为负极板。在工作时，高频电刀的主机1产生频率、幅度、调制满足要求的高频高压输出，并监测刀笔2、负极板3等的状态信息。刀笔2负责检查用户的按键操作并以此作为高频电刀是否输出功率的依据，同时刀笔2也是高频电刀AE信号的输出通道。负极板需要良好的贴合在病人皮肤上，作为高频电刀NE的返回通道。若负极板3贴合不良，将造成皮肤灼热甚至烧伤等。可见，负极板3是高频电刀的重要组成部分，其与人体的接触质量具有重要的意义，直接关系到手术安全。因而在手术过程中必须对负极板与人体的接触质量进行持续的、有效的检测，以确保在整个应用期间负极板与人体有良好的接触质量。 

负极板与人体接触质量的监测主要是通过测量负极板的阻抗来实现的。负极板通常由两片以上的导电部分组成，在使用时通常采用粘贴的方式固定在在人体肌肉组织上。目前，现有常用的测量阻抗方法为：在负极板的两个部分加以20kHz以上的驱动信号，然后测量负极板阻抗测量电路（该类测量电路一般由耦合变压器、整流二极管、滤波电容等组成）反馈回来的幅值或相位等信息，进而得出负极板的阻抗测量结果。 

这种传统电路一般包括驱动信号产生、放大、耦合、反馈信号整流、放大、检测等电路，并且在电路结构上通常采用MCU（或FPGA）、运算放大器、二极管等组成，这样就使得电路结构比较复杂，并且在研发以及生产过程中，存在设计难度大，调试困难，测量精度差，生产一致性不好等缺点。 

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种高频电刀负极板阻抗测量装置，具有电路简单，测量精度高，调试方便，生产一致性好的优点。 

为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下： 

一种高频电刀负极板阻抗测量装置，所述高频电刀负极板包括两块导电极板，包括：阻抗测量芯片、运算放大电路、第六电阻、第七电阻、反馈电阻和连接器，其中： 

所述阻抗测量芯片的输出端与所述运算放大电路的输入端相连接； 

所述运算放大电路的输出端与所述连接器的输入端相连接； 

所述连接器的输出端通过第七电阻与所述阻抗测量芯片的输入端相连接，并且所述连接器的两个检测端分别与高频电刀负极板的两块导电极板相连接； 

所述第六电阻通过跳线分别与所述连接器的两个输入端相连接； 

所述反馈电阻连接在所述阻抗测量芯片的输入端与反馈端之间。 

优选地，所述运算放大电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、电容和运算比较器，其中： 

所述第一电阻的一端与所述阻抗测量芯片的输出端相连接，所述第一电阻的另一端与所述运算比较器的反向输入端相连接； 

所述第二电阻连接在所述运算比较器的反向输入端与输出端之间； 

所述第三电阻的一端接入参考电压，所述第三电阻的另一端与所述运算比较器的正向输入端相连接； 

所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端相连接，所述第四电阻的另一端通过电容与所述运算比较器的正向输入端相连接。 

优选地，所述阻抗测量芯片为AD5933。 

优选地，所述运算比较器为AD8531. 

优选地，该装置进一步包括： 

与所述阻抗测量芯片相连接，用于设置所述阻抗测量芯片的工作参数的数据配置模块；所述工作参数包括：初始频率、结束频率和扫描步长； 

与所述阻抗测量芯片相连接，用于读取测量数据的数据读取模块。 

优选地，所述数据配置模块和数据读取模块为单片机。 

由以上技术方案可见，本申请实施例提供的该高频电刀负极板阻抗测量装置，在进行阻抗测量时，阻抗测量芯片检测用的电压信号，该电压信号经过运算放大电路的放大后，通过连接器加到待检测高频电刀负极板上，并且通过控制电压信号的频率以及扫描步长完成对待检测高频电刀负极板的阻抗测量，完成测量后得到的测量信号经过第七电阻和反馈电阻输入到阻抗测量芯片中，阻抗测量芯片通过对测量信号进行分析，计算得到待检测高频电刀负极板的阻抗值。 

该装置在进行测量时，阻抗测量芯片产生检测用的电压信号，然后仅需要对该电压检测信号进行运算放大即可，所以与现有技术相比，该装置，具有电路简单，测量精度高，调试方便等优点，并且由于电路结构简单，在进行规模化生产时，生产一致性较好。 

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为目前所使用的高频电刀的典型结构示意图； 

图2为本申请实施例提供的高频电刀负极板阻抗测量装置的结构示意图。 

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。 

图2为本申请实施例提供的高频电刀负极板阻抗测量装置的结构示意图。 

如图2所示，该高频电刀负极板阻抗测量装置包括：阻抗测量芯片100、运算放大电路200、第六电阻R6、第七电阻R7、反馈电阻R5和连接器J1，其中：阻抗测量芯片100输出电压信号，该电压信号经过运算放大电路200输入到连接器J1，连接器J1的两个检测端与高频电刀负极板相连接，用于对高频电刀负极板的阻抗特性进行测量，连接器J1将测量信号经过第七电阻R7和反馈电阻R5输入到阻抗测量芯片100内，另外，第六电阻R6通过跳线开关JP1与连接器J1的输入端和输出端相并联。 

在本申请实施例中，阻抗测量芯片100可以为AD5933，阻抗测量芯片100的其电压输出端6与运算放大电路200的输入端相连接，阻抗测量芯片的作用为：产生所需频率的正弦波信号，通过输出端6输出到后级电路；然后通过输入端5得到反馈输入信号。在这一过程中，阻抗测量芯片100采用了直接频率合成技术（DDS）来生成频率变化（在本应用中频率变化范围可设定为20～500kHz）的正弦波从而完成对外加负极板的扫频操作，采用了数字信号处理核心（DSP）来完成负极板反馈信号的阻抗计算操作。 

运算放大电路200的作用是：增加了前级阻抗测量芯片100的负载驱动能力，减小了对阻抗测量芯片100的输出驱动电流要求。使用了运算放大电路200后，可以使阻抗测量芯片100的测量范围很好的扩展到一千欧姆以下，这正是阻抗测量装置最需要关注的测量区间。 

在本申请实施例中，如图2所示，运算放大电路200具体包括： 

第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、电容和运算比较器201，其中， 

第一电阻R1的一端与阻抗测量芯片201的输出端相连接，第一电阻R1的另一端与运算比较器201的反向输入端相连接； 

第二电阻R2连接在运算比较器201的反向输入端与输出端之间； 

第三电阻R3的一端接入参考电压，这里参考电压为3.3V，第三电阻R3的另一端与运算比较器201的正向输入端相连接； 

第四电阻R4的一端与第三电阻R3的另一端相连接，第四电阻R4的另一端通过电容与运算比较器201的正向输入端相连接。 

在本申请实施例中，运算比较器201可以选择为AD8531，并且运算比较 器201的工作电压输入端与+5V电源相连接。 

连接器J1的输入端与运算比较器201的输出端相连接，输出端通过电阻R7与阻抗测试芯片100相连接。连接器J1的两个检测端与待检测高频电刀负极板相连接，在进行检测时，阻抗测试芯片100输出的电压信号经过运算放大电路200放大后输入到连接器J1中，连接器J1将该电压信号加到待检测高频电刀负极板上，对负极板的阻抗进行测量，并且将测量信号经过第七电阻R7和反馈电阻R5输入到阻抗测量芯片100内，阻抗测量芯片100根据连接器J1发送的测量信号，计算得到待检测高频电刀负极板的阻抗。 

第六电阻R6通过跳线开关JP1与连接器J1的输入端和输出端相并联，跳线开关JP1用于控制第六电阻与连接器J1的并联情况，当跳线开关JP1的状态为闭合时，第六电阻R6与连接器J1并联；而当跳线开关JP1的状态为打开时，第六电阻R6将短路，不起到任何作用。 

在本申请实施例中，第六电阻R6和第七电阻R7决定了电路在待检测高频电刀负极板在短路、开路的工作特性，也直接关系到电路在待检测高频电刀负极板正常连接时的测量精度。 

第六电阻R6与负极板为并联关系，即使负极板完全开路或未连接，此时由于第六电阻R6仍然连接在电路中，因而电路仍然能够顺利地完成自检、标定等操作；第七电阻R7与负极板为串联关系，即使负极板短路，在阻抗测量芯片100输出端6到阻抗测量芯片100输入端5的回路中由于有第六电阻R6的存在，保护了电路过热或烧毁等故障。阻抗测量芯片100在整个测量范围内的测量精度是不同的，通过第六电阻R6与待测负极板的并联、第七电阻R7与待测负极板的串联，可以使串并联后的阻抗值落在阻抗测量芯片100的最佳测量范围内，此时可以得到最好的测量精度。得到了串并联总体的阻抗值后，经过软件计算可以很容易得到待测负极板的阻抗值。 

此外，在本申请其他实施例中，为了更好地控制对待检测高频电刀负极板的测量过程，该装置还可以包括：数据配置模块和数据读取模块，其中， 

数据配置模块可以与阻抗测量芯片相连接，其目的是设置阻抗芯片工作参数，所述工作参数包括：初始频率、结束频率和扫描步长； 

数据读取模块也与阻抗测量芯片相连接，数据读取模块用于读取阻抗测 量芯片测量得到的测量数据。 

在实际应用中，数据配置模块和数据读取模块可以集成在阻抗测量芯片100，或者，数据配置模块和数据读取模块集成在一个独立的单片机内。 

由以上技术方案可见，本申请实施例提供的该高频电刀负极板阻抗测量装置，在进行阻抗测量时，阻抗测量芯片检测用的电压信号，该电压信号经过运算放大电路的放大后，通过连接器加到待检测高频电刀负极板上，并且通过控制电压信号的频率以及扫描步长完成对待检测高频电刀负极板的阻抗测量，完成测量后得到的测量信号经过第七电阻和反馈电阻输入到阻抗测量芯片中，阻抗测量芯片通过对测量信号进行分析，计算得到待检测高频电刀负极板的阻抗值。 

该装置在进行测量时，阻抗测量芯片产生检测用的电压信号，然后仅需要对该电压检测信号进行运算放大即可，所以与现有技术相比，该装置，具有电路简单，测量精度高，调试方便等优点，并且由于电路结构简单，在进行规模化生产时，生产一致性较好。 

以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (6)

1.一种高频电刀负极板阻抗测量装置，所述高频电刀负极板包括两块导电极板，其特征在于，包括：阻抗测量芯片、运算放大电路、第六电阻、第七电阻、反馈电阻和连接器，其中： 

所述阻抗测量芯片的输出端与所述运算放大电路的输入端相连接； 

所述运算放大电路的输出端与所述连接器的一个输入端相连接； 

所述连接器的输出端通过第七电阻与所述阻抗测量芯片的输入端相连接，并且所述连接器的两个检测端分别与高频电刀负极板的两块导电极板相连接； 

所述第六电阻通过跳线分别与所述连接器的两个输入端相连接； 

所述反馈电阻连接在所述阻抗测量芯片的输入端与反馈端之间。 

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述运算放大电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、电容和运算比较器，其中： 

所述第一电阻的一端与所述阻抗测量芯片的输出端相连接，所述第一电阻的另一端与所述运算比较器的反向输入端相连接； 

所述第二电阻连接在所述运算比较器的反向输入端与输出端之间； 

所述第三电阻的一端接入参考电压，所述第三电阻的另一端与所述运算比较器的正向输入端相连接； 

所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端相连接，所述第四电阻的另一端通过电容与所述运算比较器的正向输入端相连接。 

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述阻抗测量芯片为AD5933。 

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述运算比较器为AD8531。 

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，进一步包括： 

与所述阻抗测量芯片相连接，用于设置所述阻抗测量芯片的工作参数的数据配置模块； 

所述工作参数包括：初始频率、结束频率和扫描步长； 

与所述阻抗测量芯片相连接，用于读取测量数据的数据读取模块。 

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述数据配置模块和数据读取模块为单片机。