本技術涉及超聲設備領域，尤其涉及一種超聲設備的輸出頻率控制方法及超聲設備。

背景技術：

1、在超聲設備的工作過程中，可以通過內置的超聲換能器將超聲設備發出的電信號轉換為超聲信號，超聲信號經過特定的聲學透鏡或聚焦裝置進行聚焦后，能夠精準作用于人體的目標病灶區域。

2、超聲設備的初始諧振頻率是超聲換能器實現高效能量轉換的關鍵參數。當超聲設備發出的電信號的輸出頻率與初始諧振頻率相同時，則超聲換能器將電信號轉換為超聲信號的效率最高。但是，在實際應用中，超聲設備的實時輸出頻率會由于超聲換能器的設備老化、工作發熱升溫等原因出現頻率漂移，導致實時輸出頻率與初始諧振頻率出現差值，影響超聲信號的轉換效率。

3、傳統的超聲設備需要通過高速采樣電路對超聲設備輸出的電信號進行采樣，以根據得到的采樣數據對超聲設備的實時輸出頻率進行實時調整，使電信號的實時輸出頻率與初始諧振頻率相同。但是根據奈奎斯特采樣定律，為了能夠通過傅里葉變換得到信號頻率、電壓或電流值，高速采樣電路的采樣頻率為電信號的輸出頻率的數倍或數十倍，采樣數據的數據量十分龐大，影響調整輸出頻率的效率，極大增加系統開銷和成本。

技術實現思路

1、本技術實施例提供一種超聲設備的輸出頻率控制方法及超聲設備，以在超聲設備調整電信號的輸出頻率時，降低采樣數據的數據量，提高調整輸出頻率的效率。

2、本技術第一方面提供一種超聲設備的輸出頻率控制方法，應用于超聲設備，超聲設備包括主機和能量轉換裝置，方法包括：

3、采樣正向電信號的第一電壓值和反向電信號的第二電壓值，其中，正向電信號為主機根據實時輸出頻率輸出至能量轉換裝置的電信號，反向電信號為能量轉換裝置將正向電信號轉換為超聲信號后反射回主機的電信號；

4、計算第一電壓值對應的正向特征值，以及，計算第二電壓值對應的反向特征值；

5、根據當前時刻的正向特征值和當前時刻的反向特征值，計算目標關系函數在當前時刻的第一函數值，目標關系函數用于表征反向特征值和正向特征值之間的比值的函數關系，第一函數值用于表征超聲設備在當前時刻對應的實時輸出頻率；

6、計算第二函數值，第二函數值為目標關系函數在初始諧振頻率下的函數值；

7、根據當前時刻的第一函數值與第二函數值調整超聲設備在下一時刻的實時輸出頻率；

8、和/或，

9、根據特征值變化比值與第二函數值的導數結果調整超聲設備在下一時刻的實時輸出頻率；其中，特征值變化比值為當前時刻的反向特征值與前一時刻的反向特征值的反向特征差值和當前時刻的正向特征值與前一時刻的正向特征值的正向特征差值的比值。

10、在一種實現方式中，根據當前時刻的第一函數值與第二函數值調整超聲設備在下一時刻的實時輸出頻率的步驟，包括：

11、設置第一偏差控制因數和頻率調整量，其中，頻率調整為實時輸出頻率的單位調整量；

12、在第一函數值大于第二函數值與第一偏差控制因數的和值的情況下，將超聲設備在下一時刻的實時輸出頻率調整為當前時刻頻率與頻率調整量的差值；

13、在第一函數值小于或等于第二函數值與第一偏差控制因數的差值的情況下，將超聲設備在下一時刻的實時輸出頻率調整為當前時刻頻率與頻率調整量的和值。

14、在一種實現方式中，根據特征值變化比值與第二函數值的導數結果調整超聲設備在下一時刻的實時輸出頻率的步驟，包括：

15、設置第二偏差控制因數和頻率調整量，其中，頻率調整為實時輸出頻率的單位調整量；

16、在特征值變化比值大于第二函數值的導數結果與第二偏差控制因數的和值的情況下，將超聲設備在下一時刻的實時輸出頻率調整為當前時刻頻率與頻率調整量的差值；

17、在特征值變化比值小于或等于第二函數值的導數結果與第二偏差控制因數的和值的情況下，將超聲設備在下一時刻的實時輸出頻率調整為當前時刻頻率與頻率調整量的和值。

18、在一種實現方式中，根據當前時刻的第一函數值與第二函數值調整超聲設備在下一時刻的實時輸出頻率的步驟后，還包括：

19、根據調整后的實時輸出頻率計算調整后的第一函數值；

20、計算調整后的第一函數值與第二函數值的第一函數差值；

21、在第一函數差值的絕對值結果小于或等于第一偏差控制因數的情況下，停止調整超聲設備的實時輸出頻率。

22、在一種實現方式中，根據特征值變化比值與第二函數值的導數結果調整超聲設備在下一時刻的實時輸出頻率的步驟后，還包括：

23、計算每兩個相鄰時刻之間的特征值變化比值與第二函數值的導數結果的第二函數差值；

24、在第二函數差值的絕對值結果小于或等于第二偏差控制因數的情況下，停止調整超聲設備的實時輸出頻率。

25、在一些實施例中，采樣正向電信號的第一電壓值和反向電信號的第二電壓值的步驟，包括：

26、通過超聲設備的轉換電路，將正向電信號和反向電信號分別對應轉換為正向直流電信號和反向直流電信號；

27、對正向直流電信號進行采樣，得到第一電壓值，以及，對反向直流電信號進行采樣，得到第二電壓值。

28、在一種實現方式中，計算第一電壓值對應的正向特征值，以及，計算第二電壓值對應的反向特征值的步驟，包括：

29、獲取超聲設備的阻抗特性函數、系統特性阻抗和電阻值，阻抗特性函數用于表征超聲設備的阻抗隨實時輸出頻率變化的關系，系統特性阻抗為基于初始諧振頻率預設的固定阻抗；

30、基于阻抗特性函數、系統特性阻抗、電阻值、正向耦合轉換系數和第一電壓值，計算正向特征值，其中，正向耦合轉換系數為轉換函數與正向耦合系數的乘積，正向耦合系數為主機輸出正向電信號時的電路耦合系數；

31、以及，

32、基于阻抗特性函數、系統特性阻抗、電阻值、反向耦合轉換系數和第二電壓值，計算反向特征值，其中，反向耦合轉換系數為轉換函數與反向耦合系數的乘積，反向耦合系數為主機接收反向電信號時的電路耦合系數。

33、在一種實現方式中，獲取超聲設備的阻抗特性函數、系統特性阻抗和電阻值的步驟，包括：

34、獲取超聲設備的感抗值和容抗值，以及，測量超聲設備的系統特性阻抗和電阻值；

35、根據感抗值、容抗值和實時輸出頻率計算阻抗特性函數。

36、在一些實施例中，基于阻抗特性函數、系統特性阻抗、電阻值和正向耦合轉換系數，計算第一電壓值的正向特征值的步驟之前，包括：

37、獲取主機的轉換電路的帶寬系數；

38、根據帶寬系數和實時輸出頻率計算轉換函數。

39、本技術實施例第二方面提供一種超聲設備，用于執行第一方面提供的超聲設備的輸出頻率控制方法，包括：

40、主機和能量轉換裝置，

41、主機包括相互耦合連接的功率模塊、輸出感應模塊和輸出控制模塊；

42、功率模塊被配置為向能量轉換裝置輸出正向電信號，以及，接收能量轉換裝置將正向電信號轉換為超聲信號后反射回主機的電信號；

43、輸出感應模塊被配置為采樣正向電信號的第一電壓值和反向電信號的第二電壓值；

44、輸出控制模塊被配置為計算第一電壓值對應的正向特征值，以及，計算第二電壓值對應的反向特征值；

45、根據當前時刻的正向特征值和當前時刻的反向特征值，計算目標關系函數在當前時刻的第一函數值，目標關系函數用于表征反向特征值和正向特征值之間的比值的函數關系，第一函數值用于表征超聲設備在當前時刻對應的實時輸出頻率；

46、計算第二函數值，第二函數值為目標關系函數在初始諧振頻率下的函數值；

47、根據當前時刻的第一函數值與第二函數值調整超聲設備在下一時刻的實時輸出頻率；

48、和/或，

49、根據特征值變化比值與第二函數值的導數結果調整超聲設備在下一時刻的實時輸出頻率；其中，特征值變化比值為當前時刻的反向特征值與前一時刻的反向特征值的反向特征差值和當前時刻的正向特征值與前一時刻的正向特征值的正向特征差值的比值。

50、能量轉換裝置被配置為將正向電信號轉換為超聲信號，并向超聲設備的外部輸出超聲信號。

51、在一種實現方式中，輸出感應模塊包括串聯連接的耦合感應電路、轉換電路和采樣電路；

52、耦合感應電路被配置為將正向電信號和反向電信號按照預設的電路耦合系數輸出；

53、轉換電路被配置為將正向電信號和反向電信號分別對應轉換為正向直流電信號和反向直流電信號；

54、采樣電路被配置為對正向直流電信號進行采樣，得到第一電壓值，以及，對反向直流電信號進行采樣，得到第二電壓值。

55、在一種實現方式中，主機還包括阻抗匹配電路，阻抗匹配電路被配置為獲取超聲設備的阻抗特性函數、系統特性阻抗和電阻值，阻抗特性函數用于表征超聲設備的阻抗隨實時輸出頻率變化的關系，系統特性阻抗為基于初始諧振頻率預設的固定阻抗。

56、在一種實現方式中，能量轉換裝置包括手柄和治療頭，手柄和治療頭可拆卸連接，治療頭內部設置有超聲換能器，超聲換能器被配置為將正向電信號轉換為超聲信號，并向超聲設備的外部輸出超聲信號。

57、由以上技術方案可知，本技術實施例提供一種超聲設備的輸出頻率控制方法及超聲設備，超聲設備通過采樣正向電信號的第一電壓值和反向電信號的第二電壓值，并根據當前時刻的正向特征值與反向特征值計算目標關系函數在當前時刻的第一函數值，再根據第一函數值與第二函數值的對比，和/或，根據特征值變化差值與第二函數值的導數結果進行對比，以更新超聲設備在下一時刻的實時輸出頻率，使得超聲設備僅采樣第一電壓值和第二電壓值即可實時獲取能量轉換裝置的實時輸出頻率與初始諧振頻率的差距，并精準調節主機的實時輸出頻率，確保超聲信號的轉換始終處于高效狀態，顯著降低采樣數據量，提高頻率調整效率。