TWI618368B - 超音波裝置之通訊配置與操作該超音波裝置的方法 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種用於運行超聲波儀器(1)的方法，所述超聲波儀器具有超聲波發生器(2)和與超聲波發生器電作用連接的超聲波振盪系統(4)，其中，超聲波發生器對包含在超聲波振盪系統中的超聲變換器供電並進行激勵以產生超聲波。該方法的特徵在於，超聲波振盪系統和超聲波發生器彼此通過資料技術方面的和/或信號技術方面的作用連接進行通信(K1、K2)，優選進行數位通信，其中，超聲波振盪系統把身份識別資料傳遞至超聲波發生器，通過所述身份識別資料使超聲波發生器能對超聲波振盪系統進行識別。此外，本發明還涉及一種適用於執行所述方法的、超聲波儀器用的通信設備，以及一種具有這種通信設備的超聲波儀器。

Description

超音波裝置之通訊配置與操作該超音波裝置的方法

本發明涉及一種根據申請專利範圍第1項的前序部分所述的、用於運行超聲波儀器的方法。

此外，本發明還涉及一種根據申請專利範圍第9項的前序部分所述的、超聲波儀器用的通信設備，以及一種根據申請專利範圍第15項的前序部分所述的超聲波儀器。

此處所述類型的超聲波儀器通常包括超聲波發生器和與超聲波發生器電作用連接的超聲波振盪系統(Ultraschall-Schwinggebilde)。超聲波發生器提供高頻的電激勵信號(HF激勵信號或者HF信號)，借助該激勵信號激勵存在於超聲波振盪系統中的(超)聲變換器使其振盪，以便產生真正的超聲波。

在此問題在於，通常容易會發生這樣的情況：即使超聲波振盪系統並非設置用於與相關的超聲波發生器一起使用，該超聲波振盪系統也會被隨意地連接到超聲波發生器 上。在這種情況下，尤其會發生超聲波振盪系統以錯誤的激勵頻率和/或在過強的功率下運行的情況，在最壞的情況下這會導致兩個元件、也就是說超聲波振盪系統和超聲波發生器的毀壞。當功率過小時，通常超聲波處理的結果不具有所追求的質量。

由DE4322388A1已知一種用於超聲波粉碎清洗器的安全起振的電路佈置，其中為了使聲變換器利用所耦合的聲納極/超聲震盪單元安全地起振，經過超聲波發生器(HF-發生器)的另一個頻帶且同時監控壓電陶瓷片的反饋信號的幅度。當低於對起振來說必要的反饋幅度時，重復經過所述頻帶。通過這種方式可以補償聲納極的磨損現象，且避免了包含在HF-發生器中的、用於驅控超聲變換器的功率-末級的過載。

因此，本發明的目的在於，提供一種方法和裝置，利用所述方法和裝置尤其可以避免，例如用於聲納極或輻射器的超聲波振盪系統在對其不合適的超聲波發生器上被運行，反之亦然。

該目的通過具有申請專利範圍第1項所述特徵的方法、通過具有申請專利範圍第9項所述特徵的通信設備以及通過具有申請專利範圍第15項所述特徵的超聲波儀器來實現。從屬申請專利範圍的相應主題是有利的改進方案，所述從屬申請專利範圍的文字在此通過明確的引用被 吸收到說明書中，以便避免文字重復。

根據本發明提出一種用於運行超聲波儀器的方法，所述超聲波儀器具有超聲波發生器和與超聲波發生器處於電作用連接的超聲波振盪系統，其中，超聲波發生器對包含在超聲波振盪系統中的超聲變換器/超聲換能器供電並進行激勵以產生超聲波，所述方法的突出之處在於，超聲波振盪系統和超聲波發生器彼此間通過資料技術方面的和/或信號技術方面的作用連接進行通信，優選進行數位通信，其中，超聲波振盪系統把身份識別資料傳遞至超聲波發生器，通過所述身份識別資料使超聲波發生器能對超聲波振盪系統進行識別。

根據本發明提出一種用於超聲波儀器的通信設備，所述超聲波儀器具有超聲波發生器和與超聲波發生器處於電作用連接的超聲波振盪系統，其中，超聲波發生器被設計用於，對包含在超聲波振盪系統中的超聲變換器供電並進行激勵以產生超聲波，所述通信設備的突出之處在於，在超聲波振盪系統和超聲波發生器之間形成有資料技術方面的和/或信號技術方面的通信-作用連接，其中，超聲波振盪系統被設計用於，把形式為身份識別資料和/或特性資料的資料通過所述通信-作用連接傳遞至超聲波發生器，優選數位式地進行傳遞，其中，超聲波發生器被設計用於，根據所述資料至少執行對超聲波振盪系統的識別，優選還執行對超聲波振盪系統的物理特性或狀態的確定，尤其用於執行根據前述申請專利範圍中任一項所述的方法。

具有超聲波發生器和與超聲波發生器處於電作用連接的超聲波振盪系統的本發明超聲波儀器的突出之處在於，所述超聲波儀器具有根據前述產品申請專利範圍中任一項所述的通信設備。

本發明技術方案還規定，發生超聲波發生器和超聲波振盪系統之間的通信。這種通信通過所述的資料技術方面和/或信號技術方面的作用連接而進行，優選數位式地進行。在此，超聲波振盪系統把明確的身份識別資料傳遞至超聲波發生器，所述身份識別資料例如可以包含序列號等。但本發明並不局限於此。通過所述身份識別資料使超聲波發生器能夠執行對超聲波振盪系統的識別。通過這種方式超聲波發生器尤其可以識別出，所連接的超聲波振盪系統究竟是否適用於與當前的發生器型號一起工作。通過這種方式可以可靠地避免按照現有技術可能出現的、元件的損壞或毀壞。

在本發明方法的改進方案中還可以把超聲波振盪系統的其他特性傳輸至超聲波發生器，例如對諧振頻率、額定功率/名義功率、損耗功率等的說明。還可以傳輸其他資料，例如像超聲波振盪系統的目前為止累計的運行持續時間(聲波輸出時間)和/或對用於確定超聲波振盪系統的最佳工作範圍的、頻率掃描用的起動和停止頻率的說明。甚至還可以傳輸用於最佳地矯正激勵信號的、超聲波振盪系統的總的與頻率相關的阻抗變化曲線。用於運行超聲波儀器的相應方法在申請人的懸而未決的專利申請中描述， 即DE102012215993.2以及DE102012215994.0，這兩個專利申請的所有內容都應包括在本發明中。

在超聲波振盪系統的相應設計方案中，尤其是通過設置合適的感測器，不僅能檢索或存儲固定存儲的身份識別資料或特性資料，還可以將超聲波振盪系統的被動態地確定的特性資料傳輸至超聲波發生器，例如通過測量物理特性和參數，尤其是超聲波振盪系統的當前溫度或在超聲波振盪系統上和/或內部中的濕度值。

因此，本發明方法的一種相應的改進方案規定，還把由超聲波振盪系統確定的、預存儲的或者被動態地或傳感技術地確定的超聲波振盪系統特性資料傳輸至超聲波發生器。這些特性資料能夠包括但不局限於下述特性中的至少一個：額定功率、損耗功率、諧振頻率、序列號、生產日期、聲波輸出時間、阻抗變化曲線、用於確定工作範圍的起動和停止頻率、溫度、濕度等。

在本發明方法的一種特別的改進方案中規定，根據識別結果和/或特性資料自動地選擇超聲波發生器的運行狀態。這可以意味著，在超聲波振盪系統的特性資料被傳輸至超聲波發生器之後，根據這些特性資料來匹配用於超聲波振盪系統的激勵信號。這例如可以意味著，把激勵頻率調節至一處於所傳輸的起動頻率和停止頻率之間的值，所述頻率能和超聲波振盪系統的諧振頻率(串聯頻率和並聯頻率)重合。然而在極端情況下也可以包括：當由身份識別資料或特性資料得知，所連接的超聲波振盪系統不允許 與當前的發生器型號一起使用時，超聲波發生器絕不把激勵信號施加在超聲波振盪系統上。當存儲在超聲波振盪系統中且傳遞至超聲波發生器的聲波輸出信號顯示出，相關的超聲波振盪系統已經具有過長的運行持續時間且因此可能會故障時，也可以實現相同的行為。如果濕氣侵入超聲波振盪系統中，則也可以執行相應的操作。本發明不局限於這些運行類型。

在本發明方法的改進方案中，優選進行雙向通信，其中，超聲波發生器也把資料傳遞至超聲波振盪系統。在超聲波振盪系統的相應設計方案中，這些資料可以存儲在那裏，為此超聲波振盪系統可以具有合適的記憶體元件。通過這種方式尤其可以連續地更新所連接的超聲波振盪系統的聲波輸出時間，對此上文已經進行了進一步描述。此外，可以通過這種方式在超聲波振盪系統中存儲已經與哪種發生器或發生器型號一起運行了。

當設計為，所給出的超聲波發生器僅與身份識別資料被該超聲波發生器接收的超聲波振盪系統一起作用時，則此外還可以避免，由於使用錯誤的和可能劣等的超聲波振盪系統而出現的損害或危險。

在本發明方法的一種特別有利的改進方案中，通過超聲波發生器和超聲波振盪系統之間的高頻供給線路進行超聲波發生器和超聲波振盪系統之間的通信，此外，通過該高頻供給線路還傳遞了用於產生超聲波的、超聲波振盪系統用的高頻激勵信號。這種設計方案是尤其有利的，因為 不需要額外的通信連接或通信線路。在硬體技術方面，該相應方法基本上利用傳統超聲波儀器的已經存在的元件就夠用了。

然而本發明不局限於前述設計方案。當然，通過超聲波發生器與超聲波振盪系統之間的額外的通信線路或者無線地通過相應的無線通信連接進行通信也處在本發明的框架中。

在本發明方法的另一種改進方案中，超聲波發生器和/或超聲波振盪系統的參與通信的元件可以無接觸地--優選電容式地和/或電感式地--或者電流式地耦合在超聲波發生器與超聲波振盪系統之間專用的、無線或有線的通信連接上或者高頻供給線路上。

對真正的通信來說，在本發明方法的相應改進方案中，通過合適的方式使用一種信號，該信號在與用於超聲波振盪系統的激勵頻率不同的調製頻率下被調製。所述的調製頻率優選高於用於超聲波振盪系統的激勵頻率。通過這種方式尤其可以簡單地實現參與通信的元件的上文所述的電容式和/或電感式的耦合。所述元件可以相應地在電方面如此設計，使得所述元件基本上不回應於用於超聲波振盪系統的HF激勵信號，而同時其具有對於真正的通信信號的調製頻率來說足夠的敏感性。

本發明方法的另一種改進方案又規定，超聲波振盪系統的參與通信的元件借助於自身的能量供給裝置被供電。所述元件尤其可以設計為轉發器(Transponder)的形式， 其中在此是有源的轉發器。這種設計方案尤其當把超聲波震盪系統的被動態地確定的特性資料傳遞給超聲波發生器時是有利的，為此目的通常存在有與超聲波振盪系統作用連接的相應感測器。所述自身的能量供給裝置例如可以是形式為一個或多個蓄電池的能源電池。

另選地也可以設計為，超聲波振盪系統的參與通信的元件無源地、也就是說不存在自身能量供給裝置地被供電。能量供給尤其可以“寄生地”借助於HF激勵信號進行。這種設計方案尤其當僅把超聲波振盪系統的預存儲的特性資料傳遞給超聲波發生器時是有利的。為此目的，在超聲波振盪系統中或超聲波振盪系統上設置有所謂的無源轉發器。

本發明通信設備的相應改進方案規定，與超聲波振盪系統作用連接地設置有一有源或無源的轉發器。該轉發器具有身份識別資料和/或特性資料或者說存儲有這些資料，或者為了傳輸至超聲波發生器而能對身份識別資料和/或特性資料進行存取。同時，與超聲波振盪系統作用連接地可以設置有至少一個感測器，例如溫度或濕度感測器，其感測器資料(測量值)是至少所述特性資料的一部分或基礎。這種表述包括，感測器資料簡單地作為特性資料傳遞至超聲波發生器，緊接著超聲波發生器的“智慧單元”(控制單元)承擔分析感測器資料以用於控制目的的任務。然而原則上也可以，超聲波振盪系統已經具有相應的“智慧單元”，例如微處理器等，其在感測器資料被傳 遞給超聲波發生器之前相應地處理這些感測器資料。

如已經描述過的，在本發明通信設備的改進方案中，超聲波發生器可以具有控制單元，該控制單元被設計用於執行與超聲波振盪系統的通信以及用於分析由超聲波振盪系統接收的資料。在此可以根據識別結果和/或特性資料自動地選擇或者匹配超聲波發生器的運行狀態。對此上文已經指出。運行狀態的這種選擇或匹配尤其可以包括用於超聲波振盪系統的激勵信號對超聲波振盪系統的被傳遞的特性資料的匹配。在極端情況下，當超聲波振盪系統例如不合適或者故障時，根本不發生對超聲波振盪系統的激勵。通常例如通過預給定在超聲波振盪系統的串聯諧振與並聯諧振之間的範圍內最佳合適的激勵頻率而進行激勵信號對超聲波振盪系統的物理特性的匹配。

當發生在超聲波發生器和超聲波振盪系統之間的雙向的通信時，在相應的改進方案中本發明通信設備的突出之處在於，與超聲波振盪系統作用連接地設置有記憶體元件，從超聲波發生器傳遞至超聲波振盪系統的資料、例如聲波輸出時間(運行持續時間)可以存儲在該記憶體元件中。

本發明的一特別有利的實施方案包括通過在超聲波發生器和超聲波振盪系統之間的HF連接線路(供給線路)進行數位式的通信，所述通信借助於高頻耦合而實現。真正的通信借助于在高於待輸出的超聲波頻率的頻率下的調製通過所述HF線路進行。此時優選存在有兩個耦合位 置，其中一個位於超聲波發生器中或超聲波發生器上，而另一個位於超聲波振盪系統中或超聲波振盪系統上。如已經描述過的，耦合本身可以電容式地、電感式地或者以混合形式進行。優選地，通信第一次在真正的超聲波輸出之前進行並通過這種方式向超聲波發生器提供如下資訊：究竟是否連接有超聲波振盪系統或者所連接的超聲波振盪系統是否適合運行。如果所連接的超聲波振盪系統故障或者不合適，則超聲波發生器可以識別出這一點且例如輸出錯誤報告並拒絕輸出聲波。相反，當超聲波振盪系統基於結構方式或者基於其諧振頻率和(額定)功率而是匹配的，則超聲波發生器可以起動輸出並且根據最佳的預定值調節激勵頻率，該預定值由超聲波振盪系統所傳遞的特性資料得到。

本發明通信設備的相應設計方案規定，在超聲波振盪系統中存在有所謂的轉發器。轉發器可以構造成無源的或有源的。在無源的轉發器中，其能量供給可以在使用HF激勵信號的情況下“寄生地”進行。

有源地構造的轉發器允許通過相應感測器對超聲波振盪系統的物理特性進行測量以及對所提供的感測器資料進行分析。為此所需的能量供給裝置能以可重復充電的能量電池的形式實現。

如已經多次提到的，被調製的HF通信信號、也就是說用於執行超聲波振盪系統與超聲波發生器之間的通信的那些信號的耦合可以電容式地、電感式地或者作為兩者的 混合形式實現。在此，在超聲波發生器這側上的實現與在超聲波振盪系統這側上的實現是無關的。

通信不僅可以在第一次聲波輸出之前，而且也可以在功率輸出或聲波輸出期間實現，以便能夠動態地對超聲波振盪系統的物理特性做出反應，例如其溫度發展。當溫度升高時，通常力求減小聲波能和/或聲波功率。

在這種情況下優選近似即時地把超聲波振盪系統的物理特性資料的測量資料傳遞給超聲波發生器。

根據超聲波振盪系統所傳輸的(特性)資料，超聲波發生器可以在現有的記憶體元件中創建歷史，該歷史例如包括：具有哪個序列號的哪種超聲波震盪元件已經在相關的超聲波發生器上連接過了。

本發明另一設計方案設計了，通信在HF供給線路上的耦合通過變壓器/互感器或者類似變壓器的線圈來進行。耦合的這種類型與耦合是在超聲波發生器這側上進行還是在超聲波振盪系統這側上進行無關。附加地或替代地，耦合可以在(電磁)震盪電路中進行或者在超聲波發生器的所謂的匹配網路中進行。

當超聲波震盪元件具有有源的轉發器時，用於為轉發器供給能量的能量電池可以在功率輸出或者聲波輸出時自動地充電，例如通過HF供給線路。

在本發明另一改進方案中，超聲波震盪元件的轉發器由數位式的計算單元組成或者包括這樣的計算單元。在這種情況下，轉發器特別是能夠接收相應感測器的感測器資 料且在需要時在傳輸給超聲波發生器之前對資料進行處理。

當在所建議的通信的框架內，超聲波振盪系統向超聲波發生器指出，超聲波振盪系統是什麽型號且其具有哪些特殊的主要資料或者特性資料時，則超聲波發生器可以執行對所連接的超聲波振盪系統的最佳的(頻率)調節--尤其當已知了起動和停止頻率時，該起動和停止頻率限制了超聲波振盪系統的優選的工作範圍，參見DE 10 2012 215 993.2。

當存在相應的記憶體元件時，可以在超聲波振盪系統中實現一種日誌，故障能夠記錄在該日誌中並且在稍後的時間點(通過超聲波發生器)再次被檢索。

通過這種方式，超聲波振盪系統/超聲波換能系統還可以在其記憶體元件中存儲一歷史，由該歷史可知，超聲波振盪系統已經與哪種超聲波發生器(可通過序列號識別)一起運行了。

此外超聲波振盪系統的所謂身份識別資料/特性資料的傳輸還實現了，在超聲波發生器中在更換工具時啟動(預存儲的)程式或者確定的結果。這種程式/結果尤其可以包括或者導致HF激勵信號的物理特性的一種或多種變化。

相應的程式或結果可以存儲在超聲波發生器中並在識別出工具更換時相應地被啟動。然而另選地也可以相應地把程式相關的資料存儲在超聲波振盪系統中且在更換工具 時自動地傳輸給超聲波發生器，從而超聲波發生器能相應地匹配其運行。

除了已經提到的用於溫度和濕度的感測器資料外，超聲波振盪系統還可以附加地或者替代地把形式為震盪幅度、HF電流、HF電壓等的感測器資料和/或相應的額定值或者限值傳遞至超聲波發生器。超聲波發生器可以通過例如在超聲波振盪系統的溫度升高時使得待輸出的聲波能和/或聲波功率減小而直接對傳遞的感測器資料做出反應。

同樣已經提到的是，能夠通知超聲波發生器關於所連接的超聲波振盪系統的(全部的)阻抗變化，在產生超聲波振盪系統時，該阻抗變化存儲在其轉發器中。超聲波發生器可以對此做出反應並相應地匹配其運行參數。

原則上，在製造超聲波振盪系統時已知的任何資料都可以存儲在其記憶體中，例如序列號、材料、元件和/或PT片的數量、所用的壓電類型、生產日期、責任檢查員、電容、損耗功率、絕緣電阻、起動轉矩、起動電壓等。上述列舉不是完全的。當然在雙向的通信中，超聲波發生器也可以把超聲波發生器本身已經利用自身的測量例如頻率掃描(參見DE 10 2012 215 994.0)驗證了的資料傳遞給超聲波振盪系統。通過這種方式，當發生器的測量與超聲波振盪系統所存儲的資料不一致時，可能可以診斷超聲波振盪系統的缺陷。

1‧‧‧超聲波儀器

2‧‧‧超聲波發生器

2a‧‧‧末級

2b‧‧‧匹配網路

2c‧‧‧耦合元件

2d‧‧‧控制卡

2e‧‧‧記憶體單元

3‧‧‧電纜

4‧‧‧超聲波振盪系統

4a‧‧‧超聲變換器

4c‧‧‧耦合元件

4d‧‧‧轉發器

4e‧‧‧儲器單元

4f‧‧‧能量電池

4g‧‧‧感測器

4h‧‧‧電容器

4i‧‧‧變壓器

4i’‧‧‧繞組

4i”‧‧‧繞組

由下面參考附圖對實施例的說明得到本發明的其他特性和優點。附圖示出：圖1示意性示出具有本發明通信設備的、用於執行本發明方法的本發明超聲波儀器的第一設計方案；圖2示意性示出具有本發明通信設備的、用於執行本發明方法的本發明超聲波儀器的另一個設計方案；圖3示意性示出具有本發明通信設備的、用於執行本發明方法的本發明超聲波儀器的又一個設計方案；圖4示意性示出轉發器在超聲波振盪系統中/上的耦合；圖5示意性示出轉發器在超聲波振盪系統內部的變壓器上的耦合；圖6示意性示出轉發器在具有變壓器和能量電池的超聲波振盪系統中/上的耦合；圖7示意性示出轉發器在具有變壓器、能量電池和感測器的超聲波振盪系統中/上的耦合；圖8示意性示出作為圖5的另選方案的、轉發器在超聲波振盪系統中/上的耦合；圖9示意性示出根據圖1的設計方案的一種變型，以及圖10示意性示出根據圖1的設計方案的另一種變型。

圖1借助框圖示意性示出一超聲波儀器，該超聲波儀器整體上用附圖標記1表示。該超聲波儀器1包括超聲波發生器2，超聲波振盪系統4借助於電纜3連接在超聲波發生器上。電纜3用作高頻激勵信號(HF信號)的供給線路，超聲波發生器2利用所述高頻激勵信號使超聲波振盪系統4震盪並進而產生超聲波。為此目的，超聲波振盪系統包括超聲變換器(聲變換器)4a，該超聲變換器將所述的HF信號轉換為超聲波。如本領域技術人員所常用的，超聲波振盪系統4通常還包括所謂的輻射器，該輻射器由於其特殊的幾何形狀而針對特定的應用情況負責使所產生的超聲波有針對性地輸出或者輻射出。該輻射器在附圖中未明確示出。

超聲波發生器2以本身已知的方式具有末級2a，該末級負責適當放大待輸出的HF信號。此外，超聲波發生器2在輸出側還具有所謂的匹配網路2b，其是一種用於使高頻信號源(此處為超聲波發生器2)與負載(此處為超聲波振盪系統4)之間的阻抗相匹配的電路。這種匹配網路2b的可能的設計方案和功能對本領域技術人員來說是已知的，因此此處不再進一步討論。

在此在本發明的框架中重要的是，HF供給線路3被用於或者能被用於在超聲波發生器2和超聲波振盪系統4之間進行資料的優選雙向的通信。這在附圖中通過箭頭K1和K2象徵性示出。K2表示從超聲波振盪系統4至超 聲波發生器2的通信，而K1表示反過來的通信方向。如前所述，所述通信通過HF供給線路3進行。為此目的，超聲波發生器2和超聲波振盪系統4各自包括一個耦合元件2c或者4c，該耦合元件負責使相關的通信信號耦合到HF供給線路3上或者從HF供給線路3耦合輸出。耦合本身能電感式地、電容式地或者按照混合形式進行。該耦合可以對超聲波發生器2和超聲波振盪系統4來說分別設計為不同的。下面還要根據圖4至8進一步更詳細地描述具體的用於這種耦合的例子。

此處要注意的是，本發明並不局限於雙向通信K1、K2。此外，本發明也不局限於通過HF供給線路3進行通信K1、K2。原則上另選地可以在超聲波發生器2和超聲波振盪系統4之間設置單獨的無線或有線的通信連接(裝置)。

此外，在超聲波發生器2這側上，耦合也可以在匹配網路2b內部進行，從而原則上不需要完全獨立的耦合元件2c。

通信K1、K2的真正的參與者是包含在超聲波發生器2中的控制卡2d，該控制卡起智慧單元的作用，且尤其可以用於存儲、分析由超聲波振盪系統4傳遞的通信資料並用於控制超聲波發生器2。為此目的，控制卡2d尤其具有記憶體單元2e，該記憶體單元尤其設計用於存儲通過超聲波振盪系統4傳輸的資料。然而在記憶體單元2e中也可以存儲有用於超聲波發生器2的運行的特定的控制程 式或類似物，這些控制程式可以用於根據通過超聲波振盪系統4傳輸的資料或者其在控制卡2d中的分析而控制超聲波發生器2。在超聲波振盪系統4這側上，根據圖1的設計方案，通信參與者是轉發器4d，該轉發器本身同樣具有記憶體單元4e或者可以對記憶體單元進行存取。在記憶體單元4e中存儲有資料，轉發器4d在連接至超聲波發生器2上時或者在工作時將所述資料通過HF供給線路3傳輸至超聲波發生器2或者其控制卡2d。在說明書的引言部分中詳細地描述了此處會涉及哪些資料(身份識別資料和/或特性資料)。

根據圖1中的設計方案，轉發器是所謂的無源的轉發器，該轉發器不具有自身的能量供給裝置並因此“寄生地”通過HF供給線路3和耦合元件4c被供給電能。這種轉發器對本領域技術人員來說以多種方式已知了。

在可以通過哪種方式使用在超聲波發生器2和超聲波振盪系統4之間交換的資料以用於控制超聲波儀器1的運行這方面，為了避免重復，可以參見說明書的引言部分。

圖2借助框圖示意性地示出超聲波儀器1的另選的設計方案，其中為了避免重復此處僅詳細討論與圖1圖示的顯著不同之處。

根據圖2的設計方案，超聲波振盪系統4中的轉發器4d設計為有源的轉發器，該轉發器具有自身的能量供給裝置，該能量供給裝置示例性地以能量電池4f的形式示出。能量電池4f可以是可重復充電的蓄電池，根據圖2 的圖示，在超聲波振盪系統4連接在超聲波發生器2上時或者在超聲波振盪系統4工作時，該蓄電池由HF供給線路3供給電能並相應地充電。隨後，能量電池4f給轉發器4d供給電能。因此，耦合元件4c僅用於通信目的，而不用於給轉發器4d供能。

圖2中其他的細節可以參考對圖1的描述。

圖3借助框圖示意性地示出超聲波儀器1的又一種設計方案，其中也僅詳細討論與圖1和圖2相比的特殊之處。

根據圖3的超聲波儀器1基本上對應於圖2中的設計方案。轉發器4d此處也是由能量電池4f供電的有源的轉發器。

與圖2圖示的不同之處在於，根據圖3的超聲波儀器1在超聲波振盪系統4方面包括多個感測器，所述感測器總體以附圖標記4g表示。所述感測器4g尤其可以是溫度感測器或濕度感測器。當然本發明並不局限於這些感測器類型。更多的細節參見說明書引言。如圖3中借助箭頭M1、M2示出的那樣，感測器4g記錄與超聲波振盪系統4相關的物理測量值。示例性地，箭頭M1象徵著聲變換器4a的溫度監控，而附圖標記M2象徵著超聲波振盪系統4內部中的濕度測量，例如當超聲波振盪系統浸入液態的清潔介質中時。由感測器4g記錄的測量值或測量資料被提供給轉發器4d，該轉發器4d--視自身的資料處理能力而定--處理所述資料或者直接通過HF供給線路3與超聲波 發生器2通信。通過這種方式也可以將超聲波振盪系統的被動態確定的特性資料用於控制超聲波儀器1的運行。真正的控制也優選通過超聲波發生器2或其控制卡2d進行，對此在上文已經進行了討論。

圖4借助框圖示意性地示出超聲波振盪系統4中轉發器4d到HF供給線路3上的電容式耦合，在圖4中和隨後的附圖中HF供給線路示出為往返線路。空心箭頭HF代表超聲波振盪系統4的HF供給。在圖4中和隨後的附圖中未示出超聲波發生器。此外，在所有附圖中相同的附圖標記對應於相同或功能相同的元件。

如從圖4中能明確得知的，在來自超聲波發生器的HF供給線路3與轉發器4d之間連接有一電容器4h，該電容器負責轉發器4d的電容式耦合。如此選擇電容器4d的電特性和以等效電路圖的形式示出的超聲變換器4a的電特性，使得真正的HF激勵信號基本上僅作用在超聲變換器4a上，而通信信號(附圖標記K1)(其優選以頻率高於HF供給信號的調製的形式存在)通過所述借助於電容器4h(其起到圖1至圖3中的耦合元件4c的作用)的耦合而基本上僅作用在轉發器4d上。

圖5示出超聲波振盪系統4中轉發器4d的耦合的另選設計方案。根據圖5，所述耦合借助於電容器4h和變壓器4i電容式和電感式地進行，其中變壓器4i具有初級側的電感4i’和次級側的電感4i”。轉發器4d連接在次級側的電感4i”上，如圖5所示。根據圖5，電容器4h和變 壓器4i起耦合元件4c(參見圖1至圖3)的作用。

圖6借助框圖示意性示出根據圖5的設計方案的擴展，即增加了用於為(有源的)轉發器4d進行供給的能量電池4f。能量電池4f在變壓器4i的次級側上與轉發器4d並聯且與轉發器電作用連接，以便為轉發器4d供給電能。因此，轉發器4d與耦合元件4c(電容器4h和變壓器4i)的作用連接僅用於通信目的。

根據圖5至圖8，耦合元件4c即電容器4h和變壓器4i的電特性如此選擇，使得真正的HF激勵信號基本上僅由超聲變換器4a“看見”，而轉發器4d基本上僅“看見”HF激勵信號的通信分量(高頻調製)。

圖7是如圖6所示的設計方案的一種改進方案，其中額外地使用了已經提到過的感測器4g。感測器4g一方面與能量電池4f作用連接且另一方面與轉發器4d作用連接。其他細節參見圖7中的圖示以及對圖3的在前說明。

最後圖8示出作為圖5的替代方案的、轉發器4d的耦合。圖5和圖8的設計方案之間的主要區別在於變壓器4i的設計和佈線，該變壓器在根據圖8的設計方案中也可以稱為“自耦變壓器”。用於電容式地耦合轉發器4d的電容器4h連接在轉發器4d和節點Kn1之間，該節點Kn1佈置在變壓器4i的兩個繞組4i’、4i”之間。轉發器4d到HF供給線路3上的另一連接在變壓器4i之前在節點Kn2中進行。在圖8的情況中，轉發器4d如在圖4和圖5中一樣也設計為無源的轉發器，該轉發器以“寄生的”方式 通過HF供給線路3被供電。

圖9示意性示出根據圖1的第一設計方案的變型。如從圖9的圖示中可以得出的，此處進行通信信號至匹配網路中或匹配網路上的耦合，在圖9中借助於虛線的矩形2b象徵該匹配網路。如本領域技術人員所認識到的，這種類型的耦合也可以容易地轉用在圖2的主題和圖3的主題上。

根據圖10中的設計方案，借助於匹配網路2b後面的耦合元件2c進行所述耦合，而根據圖1至圖3，該耦合在匹配網路2b之前進行。與此相關地適用的是，根據圖10的耦合也能容易地轉用在圖2和圖3的主題上。即本發明絕不局限於超聲波發生器2中的耦合的特定定位。

Claims (13)

1. 一種用於運行超聲波儀器(1)的方法，包含：提供該超聲波儀器具有超聲波發生器(2)和與該超聲波發生器電運作連接的超聲波振盪單元(4)，該超聲波發生器為包含在該超聲波振盪單元中的超聲變換器(4a)供應電能並激勵該超聲變換器以產生超聲波，該超聲波振盪單元(4)和該超聲波發生器(2)經由運作的資料或信號連接之至少一者彼此通信(K1、K2)，並且該超聲波振盪單元將識別資料傳遞給該超聲波發生器，具有該識別資料允許該超聲波發生器識別該超聲波振盪單元，具有經由高頻供應線(3)進行的該通訊，其在該超聲波發生器(2)與該超聲波振盪單元(4)之間以高頻激勵信號的形式傳送電能，其高頻激勵信號係由該超聲波振盪單元使用來產生超聲波。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，更包含：該超聲波振盪單元還將關於該超聲波振盪單元之特定預儲存的或者被動態確定的特性資料傳遞給該超聲波發生器(2)。
3. 根據申請專利範圍第2項所述的方法，根據該識別或該特性資料之至少一者的結果自動地選擇該超聲波儀器(1)或該超聲波發生器(2)之至少一者的運行狀態。
4. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中雙向地進行該通信(K1、K2)，該超聲波發生器(2)將資料傳遞給該超聲波振盪單元(4)，且該資料儲存在該超聲波 振盪單元中。
5. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中該超聲波發生器(2)或該超聲波振盪單元(4)之至少一者的參與通信的元件(2d、2e；4d、4e)耦合至該射頻供應線(3)或以無接觸的方式耦合在該超聲波發生器(2)與該超聲波振盪單元(4)之間單獨的、無線或有線的通信連接上。
6. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中為該通信(K1、K2)使用一信號，該信號在與用於該超聲波振盪單元(4)的激勵頻率不同的調變頻率下進行調變。
7. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其中藉由用於該超聲波振盪單元(4)之單獨的能量供應器(4f)為該超聲波振盪單元(4)的參與通信的元件(4d、4e)供應電能；或者該超聲波振盪單元(4)的參與通信的元件(4d、4e)被動地、在無用於該超聲波振盪單元之單獨的能量供應器的情況下被供應電能。
8. 根據申請專利範圍第2項的方法，其中該特性包括下列至少一者：額定功率、功率損耗、諧振頻率、序列號、生產日期、聲波發射時間、阻抗變化曲線、用於確定運作範圍、溫度或濕度之至少一者的開始或停止頻率。
9. 一種超聲波儀器(1)，包含超聲波發生器(2)和具有與該超聲波發生器電運作連接的超聲波振盪單元(4)，該超聲波發生器(2)被設計以高頻激勵信號的形式為包含在該超聲波振盪單元(4)中的超聲變換器 (4a)供應電能，該高頻激勵信號被使用以激勵該超聲波振盪單元以產生超聲波，包含在該超聲波振盪單元(4)和超聲波發生器(2)之間形成運作的資料或信號的通信連接至少其中一者的通訊裝置，該超聲波振盪單元(4)被設計以識別資料或特性資料之至少其中一者的形式將資料經由該運作的通信連接傳遞至該超聲波發生器(2)，並且該超聲波發生器被設計以使用該資料識別該超聲波振盪單元(4)，以及在該超聲波發生器(2)與該超聲波振盪單元(4)之間傳遞電能的高頻供應線(3)作用為運作的通訊連接。
10. 根據申請專利範圍第9項所述的超聲波儀器，更包含具有對該超聲波振盪單元(4)運作連接的主動或被動的轉發器(4d)，該轉發器(4d)具有識別資料或特性資料或者為了傳輸至該超聲波發生器的目的而具有對該識別資料或特性資料之至少其中一者進行存取，包含具有對該超聲波振盪單元(4)運作連接的至少一感測器(4g)，來自該感測器的感測器資料(M1、M2)是至少該特性資料的一部分或形成至少該特性資料的基礎。
11. 根據申請專利範圍第9項所述的超聲波儀器，其中該超聲波發生器(2)具有控制單元(2e)，該控制單元(2e)被設計以與該超聲波振盪單元(4)通信以及被設計以評估從該超聲波振盪單元(4)接收的資料，以為了自動地選擇該超聲波發生器(2)的運行狀態。
12. 根據申請專利範圍第9項所述的超聲波儀器，其 中該運作的通信連接係為在該超聲波發生器(2)與該超聲波振盪單元(4)之間的單獨的、無線或者有線的通信連接的形式。
13. 根據申請專利範圍第9項所述的超聲波儀器，其中該運作的通信連接被設計用於在該超聲波發生器(2)與該超聲波振盪單元(4)之間的雙向通信(K1、K2)，該超聲波發生器被設計以將資料傳輸給該超聲波振盪單元(4)，並且該資料儲存在具有與該超聲波振盪單元(4)運作連接的儲存元件(4e)中。