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1、10申请公布号CN104092405A43申请公布日20141008CN104092405A21申请号201410309254122申请日20140701H02N2/1420060171申请人北京华科创智健康科技股份有限公司地址100195北京市海淀区闵庄路3号清华科技园26号楼申请人北京新松佳和电子系统股份有限公司72发明人周智峰白宝平邹慧玲张澍田舒伟王拥军54发明名称基于超声电机的动态阻抗补偿方法57摘要本发明涉及一种基于超声电机的动态阻抗补偿方法。将一个数字可调电阻与一个1的精密电阻并联后，与超声电机串接；超声电机旋转时，接触电阻变化，将精密电阻处的变化电压模拟信号通过A/D模数转换器变。
2、为数字信号；FPGA依据该数字信号计算得出接触电阻阻值，从而通过调整数字可调电阻的阻值实现对接触电阻的动态阻抗补偿。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图2页10申请公布号CN104092405ACN104092405A1/1页21一种基于超声电机的接触阻抗补偿装置，包括超声电机；电压源，用于给所述超声电机供电；阻抗测量装置，用于测量超声电机的接触阻抗；阻抗补偿装置，包括与所述超声电机和电压源串联的可调电阻装置，用于对所述超声电机的接触阻抗进行补偿；控制元件，与所述阻抗测量装置和阻抗补偿装置相连，用于阻抗计算和。
3、发送控制信号。2根据权利要求1所述的接触阻抗补偿装置，其特征在于，所述阻抗测量装置包括A/D转换电路，其与所述可调电阻装置相并联，用于将所述可调电阻装置两端的电压模拟信号转换为数字信号，输入所述控制元件中进行阻抗计算，从而进行相应的阻抗补偿操作。3根据权利要求1或2所述的接触阻抗补偿装置，其特征在于，所述可调电阻装置包括数字可调电阻和与其并联的精密电阻，所述控制元件根据所述接触阻抗的测量值实时调整所述数字可调电阻的阻值进行补偿，使得所述可调电阻装置的阻抗和超声电机的接触阻抗之和保持不变。4根据权利要求3所述的接触阻抗补偿装置，其特征在于，所述精密电阻的阻值为1，所述可调电阻装置的阻值小于1。5。
4、根据权利要求2所述的接触阻抗补偿装置，其特征在于，所述控制元件包括FPGA，所述A/D转换电路能够转换毫伏级的模拟电压信号。6一种使用根据权利要求15中任一项所述的接触阻抗补偿装置的方法，包括步骤1、系统的初始化；设置电压源的输出电压，以及阻抗补偿装置的初始阻抗RA；控制元件由阻抗测量装置得到超声电机的接触阻抗的初始阻抗RO，则该超声电机的回路总电阻为RARO；步骤2、动态阻抗变化的判断；在超声电机工作过程中，控制元件根据阻抗测量装置所测量的超声电机的接触阻抗RK判断是否需要进行阻抗补偿操作，若需要补偿则执行步骤3，若不需要补偿则重复执行步骤2；步骤3、阻抗补偿；控制元件根据步骤2得到的当前超。
5、声电机的接触阻抗RK与初始阻抗RO的差值调节可调电阻装置的阻抗，使得当前的可调电阻装置的总阻抗RA满足|RARKRORA|5M；然后再重复执行步骤2。7根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述可调电阻装置包括数字可调电阻和与其并联的1精密电阻，所述可调电阻装置的数字可调电阻的初始值为1608，所述电压源的电压为500MV。8根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，控制元件实时读取A/D转换电路采集到的电压值VA，并利用其与当前可调电阻装置的总阻值RA得到超声电机的当前接触阻抗RK；所述控制元件判断|RARKRORA|5M是否满足，若满足就继续重复执行步骤2，若不满足就执行步骤3权。
6、利要求书CN104092405A1/4页3基于超声电机的动态阻抗补偿方法技术领域0001本发明涉及电机驱动电路领域，更具体的说，是涉及超声电机的动态阻抗补偿方法。背景技术0002超声电机用于医学超声内窥系统的前端，带动超声探头进行360度旋转扫描，从而增大超声探头的扫描视场。超声电机工作时，由于发热等原因，定子和转子之间的接触电阻会发生变化，导致电路的输出信号不稳定，将会影响医学超声成像效果，因此需要根据具体情况，实时地对超声电机的接触电阻进行阻抗补偿，从而使电路的输出信号稳定。0003实现上述目的的关键在于接触电阻的测量和阻抗补偿方法。0004通用的接触电阻测量方法为四线电阻式，在被测电阻两。
7、端并联接上电流源和电压表，由电流源提供电流，电压表测出被测电阻两端的电压值，通过计算可得接触电阻阻值。但这种方法无法实时地在线测量，而且电压的数值需要从表盘上人工读出，不够智能。0005鉴于上述情况，最好提供一种基于超声电机的动态阻抗补偿方法，能够实时在线进行接触电阻测量，并根据测量结果进行实时阻抗补偿，使得超声电机电路在工作情况下也能保持输出信号的稳定。发明内容0006本发明就是为解决上述问题而设计的一种基于超声电机的可进行动态阻抗补偿的电路装置，使得超声电机电路在工作情况下也能保持输出信号的稳定。0007为实现上述目的，本发明提供如下技术方案0008一种基于超声电机的接触阻抗补偿装置，包括。
8、0009超声电机；0010电压源，用于给所述超声电机供电；0011阻抗测量装置，用于测量超声电机的接触阻抗；0012阻抗补偿装置，包括与所述超声电机和电压源串联的可调电阻装置，用于对所述超声电机的接触阻抗进行补偿；0013控制元件，与所述阻抗测量装置和阻抗补偿装置相连，用于阻抗计算和发送控制信号；0014优选地，所述阻抗测量装置包括A/D转换电路，其与所述可调电阻装置相并联，用于将所述可调电阻装置两端的电压模拟信号转换为数字信号，输入所述控制元件中进行阻抗计算，从而进行相应的阻抗补偿操作。0015优选地，所述可调电阻装置包括数字可调电阻和与其并联的精密电阻，所述控制元件根据所述接触阻抗的测量值。
9、实时调整所述数字可调电阻的阻值进行补偿，使得所述可调电阻装置的阻抗和超声电机的接触阻抗之和保持不变。0016优选地，所述精密电阻的阻值为1，所述可调电阻装置的阻值小于1。说明书CN104092405A2/4页40017优选地，所述控制元件包括FPGA，所述A/D转换电路能够转换毫伏级的模拟电压信号。0018本发明还提供一种使用根据上述技术方案中任一项所述的接触阻抗补偿装置的方法，包括0019步骤1、系统的初始化；设置电压源的输出电压及阻抗补偿装置的初始阻抗RA，控制元件由阻抗测量装置得到超声电机的接触阻抗的初始阻抗RO，则该超声电机的回路总电阻为RARO；0020步骤2、动态阻抗变化的判断；在。
10、超声电机工作过程中，控制元件根据阻抗测量装置所测量的超声电机的接触阻抗RK判断是否需要进行阻抗补偿操作，若需要补偿则执行步骤3，若不需要补偿则重复执行步骤2；0021步骤3、阻抗补偿；控制元件根据步骤2得到的当前超声电机的接触阻抗RK与初始阻抗RO的差值调节可调电阻装置的阻抗，使得当前的可调电阻装置的总阻抗RA满足|RARKRORA|5M；然后再重复执行步骤2。0022优选地，所述可调电阻装置包括数字可调电阻和与其并联的1精密电阻，所述可调电阻装置的数字可调电阻的初始值为1608，所述电压源的电压为500MV。0023优选地，所述步骤2中，控制元件实时读取A/D转换电路采集到的电压值VA，并利。
11、用其与当前可调电阻装置的总阻值RA得到超声电机的当前接触阻抗RK；所述控制元件判断|RARKRORA|5M是否满足，若满足就继续重复执行步骤2，若不满足就执行步骤3。0024本发明的有益效果是可以实时的进行超声电机的动态阻抗补偿，保证了电路输出信号的稳定性。附图说明0025图1是本发明方法的一个动态阻抗补偿电路框图；0026图2是本发明方法的一个数字可调电路简图；0027图3是第一实施方式的A/D转换电路简图；0028图4是第二实施方式的A/D转换电路简图。具体实施方式0029本发明的第一实施方式搭建的动态电阻补偿电路的连接方式如图1所示，500MV电压源5、超声电机4和数字可调电阻电路3串联。
12、成一回路，由A/D转换电路2将数字可调电阻电路3两端的端点A和端点B之间的模拟电压信号转为数字信号，并将其发送到FPGA1中，FPGA1控制数字可调电阻电路3的阻值调节。0030本发明的数字可调电阻电路3具体电路组成如图2所示，由1精密电阻32和数字可调电阻31并联组成。数字可调电阻31的最大阻值为10K，内部有一个步进计数器，步进精度为最大阻值除以99，即计数器每加1，该电阻实际阻值加10/99K，通过计算可知，其和1精密电阻32并联后总电阻步进精度为10M。因此，该数字可调电阻电路3可实现电阻补偿精度为10M的阻抗补偿。在本实施方式中，经过计算，将数字可调电阻31的初始值设为1608。数字。
13、可调电阻31内置一个EEPROM，通过编程设置，将初始值1608写入，这样每次上电时数字可调电阻31的阻值是相同的。说明书CN104092405A3/4页50031本实施方式中，A/D转换电路2具体电路组成如图3所示，由单端转差分芯片21和普通A/D转换芯片22组成。本实施例中的普通A/D转换芯片22采用的是AD公司的12位的单芯片、20/40/65MSPS模数转换器ADC，芯片内置一个高性能采样保持放大器SHA和基准电压源。该芯片采用多级差分流水线架构，内置输出纠错逻辑，在20/40/65MSPS数据速率时可提供12位精度，并保持在整个工作温度范围内无失码。利用内置的宽带宽、差分采样保持放大。
14、器SHA，可以选择包括单端应用在内的各种输入范围和偏移。此外，芯片的功耗与成本都比较低，适用于通信、成像和医疗超声等应用。0032普通A/D转换芯片22有两种信号输入模式单端输入和差分输入。采用单端输入时，输入信号范围为0V到2V，常用于输入信号电压较高高于1V、信号源到模拟输入端导线较短的情况；采用差分输入时，输入信号采用一对峰峰值为1V，相位差为180的差分信号，对于差分输入，每个输入信号都有自己的基准地线，因此能有效消除共模噪声，增加系统抗干扰能力。而在本实施例中，阻抗回路中测量输出的电压信号即端点A、B之间的模拟电压信号为单端信号，在输入到普通A/D转换芯片22之前需要将其转为差分信号。
15、，因此在两者之间加了一个单端转差分芯片21，如图3所示，它实际相当于一个放大倍率为1的放大器，数据输出为差分输出。0033将图1中数字可调电阻电路3两端的模拟电压经A/D转换电路2转换后输入到FPGA1，该电压值用VA表示，当前数字可调电阻电路3电阻值用RA表示，在FPGA1中利用公式1计算得到超声电机4的电阻值。00340035本实施方式包含以下步骤0036步骤1系统的初始化。通过编程将初始值1608写入数字可调电阻31中，开始上电工作即500MV电压源5接入电路中，FPGA1读取由A/D转换电路2采集到的数字电压值VA，将RA1608和VA值代入公式1中计算得到当前超声电机4的电阻值RO，。
16、则该回路的总电阻为RARO。0037步骤2动态阻抗变化的判断。在超声电机2工作过程中，由于发热等原因，其内部的接触电阻发生变化。FPGA1实时读取A/D转换电路2采集到的电压值VA，并将其与当前数字可调电阻电路3总阻值RA代入公式1得到超声电机4当前电阻值RK。判断|RARKRORA|5M是否满足，若满足就继续重复执行步骤2，若不满足就执行步骤30038步骤3阻抗补偿操作。FPGA1根据步骤2得到的当前电阻值RK与初始电阻值RO的差值调节数字可调电阻31的阻值，使得数字可调电阻电路3总阻值RA满足|RARKRORA|5M。然后再重复执行步骤2。0039本实施方式通过上述步骤实现基于超声电机的动。
17、态阻抗补偿。0040本发明的第二实施方式的电路连接方式与第一实施方式相同，实施步骤也相同，只是A/D转换电路2具体电路不同。如图4所示，和图3相比较，单端转差分芯片21相同，第一实施方式的普通A/D转换芯片22由本实施方式的双积型A/D转换器23代替。本实施方式的A/D转换部分是参考数字电压表设计的，选用的双积型A/D转换器为ICL7107芯片23是用于数字电压表的一款A/D转换器。0041ICL7107芯片23集成了A/D转换器的模拟部分电路，如缓存器、电压比较器、积分说明书CN104092405A4/4页6器、正负电压参考源和模拟开关，以及数字电路部分如振荡器、计数器、锁存器、译码器、驱动。
18、器和控制逻辑电路等，一方面由控制逻辑产生控制信号，按定时序将多路模拟开关接通或断开，保证A/D转换正常进行，另一方面模拟电路的电压比较器输出信号有控制着数字电路的工作状态和显示结果。每个转换周期分为三个阶段进行，自动调零AZ、正向积分INT和反向积分DE，并按照AZ到INT到DE再到AZ的顺序进行循环。令计数脉冲的周期为TCP，芯片的信号正向积分阶段时间固定为1000个TCP，即N1的值为1000不变；而反向积分阶段，N2的计数随输入电压VIN的变化而不同，N2的范围为01999，同时自动调零的计数范围为29991000，也就是测量周期总保持4000个TCP不变。时钟振荡器由ICL7107内部。
19、相反器F1、F2以及外部阻容元件R1、C1组成，F01/22R1C1，而TCP1/4F0，因此时钟频率的高低决定了该芯片的转换时间。本实施例中取A/D转换频率为200HZ，这样TCP125US，F020KHZ，若取C1100PF，则R1227K。0042在数字电压表应用中，该芯片一般驱动四个数码管来显示转换结果。而在本实施例中，由于不需要显示电压值，因此将数码管部分略去并将该芯片用于驱动数码管的输出管脚连接到FPGA1中。由于该芯片的输出是按照数码管配置的7段笔画数字的相应编码，因此需要FPGA1对接收到的信号进行译码得到数字电压值，经公式1转换可得电阻值，从而进行控制补偿。具体补偿操作与第一实施方式相同。说明书CN104092405A1/2页7图1图2图3说明书附图CN104092405A2/2页8图4说明书附图CN104092405A。