CN116687518B

CN116687518B - 一种谐振频率跟踪方法及装置、电子设备和存储介质

Info

Publication number: CN116687518B
Application number: CN202211338418.4A
Authority: CN
Inventors: 肖露华; 孙斌; 袁礼琨; 邓华菁; 孙魁; 刘翔; 崔瑞; 王娟
Original assignee: Jiangxi Yuansai Medical Technology Co ltd
Current assignee: Jiangxi Yuansai Medical Technology Co ltd
Priority date: 2022-10-28
Filing date: 2022-10-28
Publication date: 2024-05-28
Anticipated expiration: 2042-10-28
Also published as: CN116687518A

Abstract

本公开涉及一种谐振频率跟踪方法及装置、电子设备和存储介质。所述谐振频率跟踪方法，应用于超声刀设备进行切割操作的过程中，包括：获取谐振系统的频率带宽；获取当前周期内流经谐振系统的第一电流和谐振系统两端的第一电压之间的第一相位差、上一周期内流经谐振系统的第二电流和谐振系统两端的第二电压之间的第二相位差；根据第一相位差和第二相位差，得到谐振系统在当前周期和上一周期的相位差变化率；根据频率带宽、第一相位差和相位差变化率，得到当前周期内谐振系统的第一谐振频率。通过上述过程，将相位差变化率、频率带宽结合起来预测谐振系统的谐振频率，有效提高了谐振频率预测的准确度，从而提升了谐振频率跟踪的鲁棒性。

Description

一种谐振频率跟踪方法及装置、电子设备和存储介质

技术领域

本公开涉及医疗技术领域，尤其涉及一种谐振频率跟踪方法及装置、电子设备和存储介质。

背景技术

随着超声技术在医疗领域的发展，超声刀设备代替普通手术刀来切割、分离人体的病变组织或器官在医疗上的应用越来越广泛。在超声刀设备的使用过程中，为了让超声刀设备尽可能高效率地将电能转换成机械能，会对超声刀设备进行阻抗匹配，产生谐振频率信号驱动超声换能器，从而使超声刀设备处于最小阻抗状态。该最小阻抗状态下，超声换能器的转化效率和输出功率最大、超声刀头的振幅最大但发热量最少，进而减少超声刀头对人体组织的烫伤，达到最佳的切割凝血效果。

目前，超声刀设备启动后，随着切割组织的变化和超声刀使用后的磨损等，超声刀的谐振状态也在变化，因此，需要不断查找超声刀设备的谐振频率，保证超声刀设备的切割效果。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种谐振频率跟踪技术方案。

根据本公开的一方面，提供了一种谐振频率跟踪方法，应用于超声刀设备进行切割操作的过程中，包括：获取谐振系统的频率带宽，所述谐振系统包括超声换能器和超声刀头；获取当前周期内流经所述谐振系统的第一电流和所述谐振系统两端的第一电压之间的第一相位差、上一周期内流经所述谐振系统的第二电流和所述谐振系统两端的第二电压之间的第二相位差；根据所述第一相位差和所述第二相位差，得到所述谐振系统在当前周期和上一周期的相位差变化率；根据所述频率带宽、所述第一相位差和所述相位差变化率，得到当前周期内所述谐振系统的第一谐振频率。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述频率带宽、所述第一相位差和所述相位差变化率，得到当前周期内所述谐振系统的第一谐振频率，包括：根据所述第一相位差、所述相位差变化率和所述频率带宽，得到当前周期内PID控制器的调整参数；根据所述第一相位差、所述相位差变化率和所述调整参数，得到当前周期内所述谐振系统的第一谐振频率。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述第一相位差、所述相位差变化率和所述频率带宽，得到当前周期内PID控制器的调整参数，包括：根据所述频率带宽，得到当前周期内PID控制器的第一调整参数；根据所述相位差变化率和所述第一相位差，得到当前周期内PID控制器的第二调整参数；根据所述第一调整参数和所述第二调整参数，得到所述调整参数。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述频率带宽，得到当前周期内PID控制器的第一调整参数，包括：获取与所述超声换能器匹配的各超声刀头的频率带宽；对所述各超声刀头的频率带宽进行拟合，得到当前周期内PID控制器的第一调整参数。

在一种可能的实现方式中，所述方法，还包括：根据所述第一电流和所述第一电压，获取所述谐振系统在当前周期的第一阻抗；根据所述第二电流和所述第二电压，获取所述谐振系统在上一周期的第二阻抗；根据所述第一阻抗和所述第二阻抗，得到所述谐振系统在当前周期和上一周期的阻抗变化率；根据所述第一阻抗和所述阻抗变化率，得到当前周期内所述谐振系统的第二谐振频率；根据所述第一谐振频率和所述第二谐振频率，得到当前周期内所述谐振系统的谐振频率。

在一种可能的实现方式中，在所述获取谐振系统的频率带宽之前，所述方法还包括：在超声刀设备使用前，获取流经所述谐振系统的初始电流和所述谐振系统两端的初始电压；根据所述初始电流和所述初始电压，确定所述谐振系统的整体阻抗值；获取所述整体阻抗值在预设的对应关系中对应的初始调整频率，所述对应关系为阻抗值与调整频率的对应关系；根据所述初始调整频率，对所述谐振系统的驱动频率进行调整；将所述初始电流和所述初始电压之间的相位差为零时的驱动频率，作为所述谐振系统的初始谐振频率。

在一种可能的实现方式中，所述获取所述整体阻抗值在预设的对应关系中对应的初始调整频率，包括：获取预设的阻抗值与调整频率的对应关系的列表；确定所述整体阻抗值在所述列表中所属的第一阻抗区间；根据所述列表中第一阻抗区间对应的调整频率，确定所述初始调整频率。

在一种可能的实现方式中，所述获取所述整体阻抗值在预设的对应关系中对应的初始调整频率，包括：获取表征阻抗值与调整频率的对应关系的函数；根据所述整体阻抗值和所述函数，确定所述整体阻抗值所在的第二阻抗区间，所述第二阻抗区间为所述函数的一个阻抗区间；根据所述函数中所述阻抗值与调整频率的计算方式，确定所述整体阻抗值对应的初始调整频率。

在一种可能的实现方式中，所述方法，还包括：获取所述谐振系统的谐振频率范围；在所述第一谐振频率超出所述谐振频率范围时，将第一谐振频率设置为初始谐振频率；在所述第一谐振频率超出所述谐振频率范围的次数超过预设次数时，发出第一谐振频率非正常的提醒信息。

根据本公开的另一方面，提供了一种谐振频率跟踪装置，应用于超声刀设备进行切割操作的过程中，包括：频率带宽获取模块，用于获取谐振系统的频率带宽，所述谐振系统包括超声换能器和超声刀头；相位差获取模块，用于获取当前周期内流经所述谐振系统的第一电流和所述谐振系统两端的第一电压之间的第一相位差、上一周期内流经所述谐振系统的第二电流和所述谐振系统两端的第二电压之间的第二相位差；相位差变化率获取模块，用于根据所述第一相位差和所述第二相位差，得到所述谐振系统在当前周期和上一周期的相位差变化率；第一谐振频率获取模块，用于根据所述频率带宽、所述第一相位差和所述相位差变化率，得到当前周期内所述谐振系统的第一谐振频率。

在一种可能的实现方式中，所述第一谐振频率获取模块，包括：调整参数获取子模块，用于根据所述第一相位差、所述相位差变化率和所述频率带宽，得到当前周期内PID控制器的调整参数；第一谐振频率获取子模块，用于根据所述第一相位差、所述相位差变化率和所述调整参数，得到当前周期内所述谐振系统的第一谐振频率。

在一种可能的实现方式中，所述装置，还包括：第一阻抗获取模块，用于根据所述第一电流和所述第一电压，获取所述谐振系统在当前周期的第一阻抗；第二阻抗获取模块，用于根据所述第二电流和所述第二电压，获取所述谐振系统在上一周期的第二阻抗；阻抗变化率获取模块，用于根据所述第一阻抗和所述第二阻抗，得到所述谐振系统在当前周期和上一周期的阻抗变化率；第二谐振频率获取模块，用于根据所述第一阻抗和所述阻抗变化率，得到当前周期内所述谐振系统的第二谐振频率；谐振频率获取模块，用于根据所述第一谐振频率和所述第二谐振频率，得到当前周期内所述谐振系统的谐振频率。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：初始电压和电流获取模块，用于在超声刀设备使用前，获取流经所述谐振系统的初始电流和所述谐振系统两端的初始电压；整体阻抗值获取模块，用于根据所述初始电流和所述初始电压，确定所述谐振系统的整体阻抗值；初始调整频率确定模块，用于获取所述整体阻抗值在预设的对应关系中对应的初始调整频率，所述对应关系为阻抗值与调整频率的对应关系；驱动频率调整模块，用于根据所述初始调整频率，对所述谐振系统的驱动频率进行调整；初始谐振频率获取模块，用于将所述初始电流和所述初始电压之间的相位差为零时的驱动频率，作为所述谐振系统的初始谐振频率。

在一种可能的实现方式中，所述初始调整频率确定模块，包括：列表获取子模块，用于获取预设的阻抗值与调整频率的对应关系的列表；第一阻抗区间确定子模块，用于确定所述整体阻抗值在所述列表中所属的第一阻抗区间；第一调整频率确定子模块，用于根据所述列表中第一阻抗区间对应的调整频率，确定所述调整频率。

在一种可能的实现方式中，所述初始调整频率确定模块，包括：函数获取子模块，用于获取表征阻抗值与调整频率的对应关系的函数；第二阻抗区间确定子模块，用于根据所述整体阻抗值和所述函数，确定所述整体阻抗值所在的第二阻抗区间，所述第二阻抗区间为所述函数的一个阻抗区间；第二调整频率确定子模块，用于根据所述函数中所述阻抗值与调整频率的计算方式，确定所述整体阻抗值对应的调整频率。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：谐振频率范围获取模块，用于获取所述谐振系统的谐振频率范围；还原模块，用于在所述第一谐振频率超出所述谐振频率范围时，将第一谐振频率设置为初始谐振频率；提醒信息发送模块，用于在所述第一谐振频率超出所述谐振频率范围的次数超过预设次数时，发出第一谐振频率非正常的提醒信息。

根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为在执行所述存储器存储的指令时，实现上述方法。

根据本公开的另一方面，提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。

根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当所述计算机可读代码在电子设备的处理器中运行时，所述电子设备中的处理器执行上述方法。

在本公开实施例中，在获取当前周期的第一相位差后，根据该相位差，获取当前周期和上一周期的相位差变化率，并将频率带宽、第一相位差和相位差变化率结合起来，获取当前周期内谐振系统的谐振频率。通过上述过程，将变化幅度大于电流/电压的相位差变化率、反映不同刀头差异的频率带宽，这两种维度的参数结合起来预测当前周期内谐振系统的谐振频率，有效提高了谐振频率预测的准确度，从而提升了谐振频率跟踪的鲁棒性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出根据本公开一实施例的谐振频率跟踪方法的流程图。

图2示出根据本公开一应用示例的示意图。

图3示出根据本公开一实施例的谐振频率跟踪装置的应用示意图。

图4示出根据本公开一实施例的采样的电流信号示意图。

图5示出根据本公开一实施例的转换后的电流和电压的相位信号的示意图。

图6示出根据本公开一实施例的谐振频率跟踪装置的框图。

图7示出根据本公开一实施例的一种电子设备的框图。

图8示出根据本公开一实施例的一种电子设备的框图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

超声波是指振动频率大于20000Hz的声波，由于超声波在空气中的波长极短，一般短于2cm，使得超声波容易获得各向异性的声能，进而在工业、医学上有很多应用。超声波振动辅助医学治疗是当前医学超声的研究热点，其中的超声手术刀(简称超声刀)设备，由于具有精度高、止血快、刀口整齐等优点，应用越来越广泛。

超声刀设备主要包括三个组成部分：超声电源、超声换能器和安装在超声换能器上的超声刀头。超声电源主要用于产生高频电功率，在组织切割过程中，可以根据凝血速度和切割速度进行能量调节。超声换能器主要用于将高频电能转成超声振动能，并通过超声刀头辐射超声波。

在超声刀工作过程中，超声刀头与生物组织直接接触，超声刀头辐射的超声波使生物组织产生弹性振动，当声强使生物组织的机械振动超过其弹性极限时，生物组织就会发生断裂或粉碎。其中，生物组织可以为软组织、骨骼、牙齿等，超声刀设备可用于软组织切割、骨组织切削、清创(眼科等)、牙齿打磨等各种外科手术器械领域，对应的，超声刀设备可以为超声止血刀、超声骨刀、超声清创刀(用于眼科)、超声吸引刀等。本公开对生物组织、超声刀设备的类型和超声刀设备的应用领域不作具体限定，可以根据实际情况选择。为了更好的说明本公开，凸显本公开的主旨，本文的具体实施例以软组织切割的超声刀设备为描述对象，本领域技术人员应当理解，对于超声骨刀等其他类型的超声刀设备，本公开也同样可以实施。

图1示出根据本公开一实施例的谐振频率跟踪方法的流程图，该方法可以应用于谐振频率跟踪装置，谐振频率跟踪装置可以为终端设备、服务器或者其他处理设备等。其中，终端设备可以为用户设备(User Equipment，UE)、移动设备、用户终端、终端、蜂窝电话、无绳电话、个人数字处理(Personal Digital Assistant，PDA)、手持设备、计算设备、车载设备、可穿戴设备等。

在一些可能的实现方式中，该谐振频率跟踪方法可以通过处理器调用存储器中存储的计算机可读指令的方式来实现。

如图1所示，所述谐振频率跟踪方法，应用于超声刀设备进行切割操作的过程中，可以包括：

步骤S11，获取谐振系统的频率带宽，所述谐振系统包括超声换能器和超声刀头。

步骤S12，获取当前周期内流经所述谐振系统的第一电流和所述谐振系统两端的第一电压之间的第一相位差、上一周期内流经所述谐振系统的第二电流和所述谐振系统两端的第二电压之间的第二相位差。

步骤S13，根据所述第一相位差和所述第二相位差，得到所述谐振系统在当前周期和上一周期的相位差变化率。

步骤S14，根据所述频率带宽、所述第一相位差和所述相位差变化率，得到当前周期内所述谐振系统的第一谐振频率。

其中，为了将超声电源的电能转换成超声振动能的效率最高，会利用串联或并联方式对超声刀设备进行阻抗匹配，以使超声换能器和超声刀头组成的谐振系统工作在驱动频率和谐振频率近似相等的谐振状态。具体的，谐振频率，为流经谐振系统的电流和谐振系统两端电压的相位差为零时，超声换能器的驱动频率。在该谐振状态下，超声刀设备处于最小阻抗状态，使得超声换能器的转化效率达到最大，输出功率达到最大，同时超声刀头的振幅也达到最大，发热量最少，减少超声刀头对人体组织的烫伤，从而达到最佳的切割凝血效果。

超声换能器在工作时，由于负载、温度等因素变化，就会引起相位差的即时变化，因此，可将当前周期的谐振系统的相位差和上一周期的谐振系统的相位差作为控制变量，来获得当前周期的谐振频率，以及时捕捉谐振系统的变化，实现当前谐振系统的谐振频率的即时跟踪。具体的，可以获取当前周期内流经所述谐振系统的第一电流和所述谐振系统两端的第一电压、上一周期内流经所述谐振系统的第二电流和所述谐振系统两端的第二电压，根据第一电流和第一电压，即可获得当前周期内第一电流和第一电压之间的第一相位差，同样的，根据第二电流和第二电压，即可获得上一周期内第二电流和第二电压之间的第二相位差。进一步的，可以根据第一相位差和第二相位差，获取当前周期和上一周期的相位差变化率，再以当前周期的实时相位差即第一相位差和相位差变化率，来获得当前周期的谐振频率。其中，所述周期为谐振系统中电流/电压的变化周期。

除了相位差以外，频率带宽也是谐振系统的一个重要指标。不同型号的超声刀头不仅在外观存在差异，其频率带宽等参数也会存在差异，这会导致频率跟踪的不稳定。在一示例中，可以将频率带宽引入当前周期的谐振频率计算中，补偿不同型号的超声刀头的差异，使得频率跟踪更加稳定。由于频率带宽是超声刀头的固有属性，因此，可以根据任一周期内的谐振频率和反谐振频率，得到当前周期的频率带宽。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述频率带宽、所述第一相位差和所述相位差变化率，得到当前周期内所述谐振系统的第一谐振频率，包括：

根据所述第一相位差、所述相位差变化率和所述频率带宽，得到当前周期内PID控制器的调整参数；

根据所述第一相位差、所述相位差变化率和所述调整参数，得到当前周期内所述谐振系统的第一谐振频率。

其中，PID控制规律是广泛应用于超声波电源控制器内部的算法。所述PID控制器为应用PID算法的控制器。由于PID算法的结构简单，控制效果好，在一示例中，可以使用PID算法，根据第一相位差、相位差变化率和频率带宽，得到当前周期内PID控制器的调整参数，以进一步根据该调整参数，确定谐振系统的谐振频率。具体的，可以使用公式(1)进行第一谐振频率的计算。

f₁＝U_k+K_p*(E(k)-E(k-1))+K_i*E(k)+K_d*(E(k)-2E(k-1)+2E(k-2)) (1)

其中，f₁为第一谐振频率，U_k为当前电压，E(k)为当前相位差，E(k-1)为上一次相位差，E(k-2)为上上一次相位差，K_p为比例系数、K_i为积分系数、K_d为微分系数。

具体的，所述根据所述第一相位差、所述相位差变化率和所述频率带宽，得到当前周期内PID控制器的调整参数，包括：

根据所述频率带宽，得到当前周期内PID控制器的第一调整参数；

根据所述相位差变化率和所述第一相位差，得到当前周期内PID控制器的第二调整参数；

根据所述第一调整参数和所述第二调整参数，得到所述调整参数。

该示例中，将根据频率带宽得到的当前周期内PID控制器的第一调整参数，与根据相位差变化率和第一相位差得到的当前周期内PID控制器的第二调整参数，结合起来，得到当前周期内PID控制器的调整参数。

其中，所述根据所述频率带宽，得到当前周期内PID控制器的第一调整参数，包括：获取与所述超声换能器匹配的各超声刀头的频率带宽；对所述各超声刀头的频率带宽进行拟合，得到当前周期内PID控制器的第一调整参数。

具体的，各超声刀头可以为不同型号的超声刀头，进而，对各超声刀头的频率带宽进行拟合，可以为对不同型号的超声刀头的频率带宽进行拟合。对各超声刀头的频率带宽进行拟合的方法，可以为线性拟合，本公开对线性拟合的具体方法和步骤不作具体限定，任何可以对各超声刀头的频率带宽进行线性拟合均可。在一示例中，所述第一调整参数可以包括：第一比例系数K_p1、第一积分系数K_i1、第一微分系数K_d1。具体的，所述线性拟合的方程可以如公式(2)所示。进一步的，在得到第一调整参数后，可以根据第一调整参数、第二调整参数，得到当前周期内谐振系统的谐振频率。

y＝ax+b (2)

其中，y为第一比例系数K_p1、第一积分系数K_i1或第一微分系数K_d1，x为频率带宽，a、b为拟合得到的常数系数。

通过上述实施例，将各超声刀头的频率带宽进行拟合，根据拟合后的得到的PID控制器的第一调整参数，来获取当前周期内谐振系统的谐振频率。该过程将不同型号的刀头的差异，纳入到谐振频率的求解中，修正了由于刀头差异造成的频率跟踪的不稳定，提高了当前周期谐振频率求解的准确性。

除了各超声刀头的频率带宽，还可以将相位差进一步考虑到超声换能器的PID控制器的参数计算中。其中，所述第二调整参数可以包括：第二比例系数K_p2、第二积分系数K_i2、第二微分系数K_d2。具体的，可以根据第一相位差、相位差变化率，得到第二调整参数。

在一示例中，可以使用微分的模糊算法，进行第二调整参数的计算，能够在误差出现前就提前消除，提高谐振频率跟踪的速度。具体的，用于参数调整的模糊控制器采用二输入三输出的形式，该模糊控制器是以误差和误差变化率作为输入，PID控制器的三个参数P、I、D的修正作为输出。将相位差和相位变化率划分为5个模糊集：负大(NB)、负小(NS)、零(ZO)、正小(PS)、正大(PB)。误差和误差变化率的论域为[-90,90]，量化等级为{-45,-25,0,25,45}。选取三角形隶属度函数，隶属度和为a*b+a*(1-b)+(1-a)*(1-b)。根据建好的模糊控制规则表和隶属度函数值，计算出K_p2，K_i2，K_d2的值。

表1模糊控制规则表

进一步的，得到第一调整参数和第二调整参数后，可以将第一调整参数和第二调整参数结合，来获取当前周期内PID控制器的调整参数。具体的，可以使用卡尔曼融合算法，进行调整参数的求解。其中，卡尔曼融合算法的预测公式如公式(3)和公式(4)所示：

其中，X_kp为k上一时刻的估计值，P_kp为k上一时刻的后验估计协方差，X_k-1为X_kp上一时刻的估计值，P_k-1为P_kp上一时刻的后验估计协方差，A为状态转移矩阵，B为控制矩阵，u_k为控制量系数，w_k为预测噪声，Q_k为状态转移噪声，A^T为状态转移矩阵的转置。

卡尔曼融合算法的状态公式如公式(5)、(6)和(7)所示：

其中，K为卡尔曼系数，H为状态变量刀测量(观测)的转换矩阵，表示将状态和观测连接起来的关系，H^T为状态变量刀测量(观测)的转换矩阵的转置，R为测量噪声协方差，X_k为k时刻的估计值，X_kp为k上一时刻的估计值，Y_k为测量值，P_k为k时刻的后验估计协方差，P_kp为上一时刻的厚颜估计协方差。

通过上述实施例，将频率带宽作为变量，得到PID控制器的第一调整参数，将变化幅度大于电流/电压的相位差变化率和第一相位差作为变量，得到的PID控制器的第二调整参数，进而通过第一调整参数和第二调整参数来获取当前周期内PID控制器的调整参数。该过程将变化幅度大于电流/电压的相位差变化率、反映不同刀头差异的频率带宽，这两种维度的参数结合起来，进行PID控制器的调整参数的求解中，有效提高了PID控制器的调整参数的准确度。

在本公开实施例中，根据第一相位差、相位差变化率和频率带宽得到当前周期内PID控制器的调整参数，再根据调整参数、第一相位差和相位差变化率，得到谐振系统的第一谐振频率。通过上述过程，将第一谐振频率的求解，细化为结构简单、控制效果好的PID控制器的调整参数的求解，有效提高了谐振频率求解的速度，实现了谐振频率的及时跟踪。

随超声刀头接触的组织的变化以及超声刀头自身的磨损，流经谐振系统的电流和谐振系统两端的电压也会随之改变，这样，谐振系统的阻抗也就改变了。在一种可能的实现方式中，所述方法，还包括：

根据所述第一电流和所述第一电压，获取所述谐振系统在当前周期的第一阻抗；

根据所述第二电流和所述第二电压，获取所述谐振系统在上一周期的第二阻抗；

根据所述第一阻抗和所述第二阻抗，得到所述谐振系统在当前周期和上一周期的阻抗变化率；

根据所述第一阻抗和所述阻抗变化率，得到当前周期内所述谐振系统的第二谐振频率；

根据所述第一谐振频率和所述第二谐振频率，得到当前周期内所述谐振系统的谐振频率。

其中，所述第一阻抗可以根据第一电流有效值和第一电压有效值进行计算得到；所述第二阻抗可以根据第二电流有效值和第二电压有效值进行计算得到。在得到第一阻抗和第二阻抗后，即可得到当前周期内谐振系统的阻抗和上一周期内谐振系统的阻抗的变化率。阻抗的变化反映了：刀头接触的组织的变化引起的刀头受到的压力的变化、刀头连续工作导致的刀头温度的变化等，在一示例中，可以将阻抗变化引起的当前周期的谐振频率的变化加入当前周期的谐振频率的求解当中。具体的，可以根据第一阻抗和当前周期与上一周期的阻抗变化率，得到当前周期内超声刀头的第二谐振频率。进一步的，可以根据第一谐振频率和第二谐振频率，得到当前周期内超声刀头的谐振频率。

在一示例中，第一阻抗和阻抗变化率可以使用梯度下降法，得到第二谐振频率，以确保阻抗达到最小值，从而降低主机和刀头的匹配差异的影响，提高谐振频率的准确性。本公开利用梯度下降法得到第二谐振频率的步骤不作具体限定，可以根据实际情况进行选择。

在本公开实施例中，将阻抗和阻抗变化率计算得到的第二谐振频率，加入到当前周期内谐振系统的谐振频率的求解中。通过上述过程，增加了阻抗变化率对谐振系统的谐振频率的影响的求解，使用阻抗变化率、频率带宽和相位差变化率共同预测谐振频率，有效提高了谐振频率求解的准确度，从而提升了谐振频率跟踪过程的鲁棒性。

在一种可能的实现方式中，在所述获取谐振系统的频率带宽之前，所述方法还包括：

获取流经所述谐振系统的初始电流和所述谐振系统两端的初始电压；

根据所述初始电流和所述初始电压，确定所述谐振系统的整体阻抗值；

获取所述整体阻抗值在预设的对应关系中对应的初始调整频率，所述对应关系为阻抗值与调整频率的对应关系；

根据所述初始调整频率，对所述谐振系统的驱动频率进行调整；

将所述初始电流和所述初始电压之间的相位差为零时的驱动频率，作为所述谐振系统的初始谐振频率。

在超声刀头的生产过程中，由于加工工艺的限制，同一型号的每把超声刀头不会完全一致，这会引起超声换能器和超声刀头组成的谐振系统的谐振频率发生变化。在超声刀设备启动后，在正式工作(即对生物组织进行切割)前，需先快速找到超声换能器和超声刀头组成的谐振系统的谐振频率，以使超声刀设备尽快进入谐振工作状态。为了将超声刀设备正式工作时(组织切割过程中)谐振系统的谐振频率与正式工作前(对生物组织切割前)谐振系统的谐振频率进行区分，将正式工作前谐振系统的谐振频率称为初始谐振频率，将正式工作时谐振系统的谐振频率称为谐振频率。

在超声换能器工作在谐振状态时，谐振系统的整体阻抗值，小于处于非谐振状态时，谐振系统的整体阻抗值。假设超声换能器工作在谐振状态时，谐振系统的整体阻抗值为最小阻抗值，则超声换能器工作在非谐振状态时，谐振系统的整体阻抗值与最小阻抗值差距越大，谐振系统的驱动频率与谐振频率差距越大。因此，可以根据谐振系统的整体阻抗值，实现驱动频率的调整，即，将调整驱动频率使谐振系统的整体阻抗值与最小阻抗值无限接近，即可使超声换能器工作在谐振状态。具体的，谐振系统的整体阻抗值的计算方法，可以根据谐振系统两端的初始电压和流经超声换能器的初始电流得到。

进一步的，在得到超声换能器与超声刀头的整体阻抗值后，可以根据整体阻抗值，对超声换能器的驱动频率进行调整。具体的，整体阻抗值不同，对超声换能器的驱动频率的调整幅度不同：在整体阻抗值较大时，可调大调整幅度，以使整体阻抗值尽快接近最小阻抗值；在整体阻抗值较小时，可调小调整幅度，以实现整体阻抗值的精细调整。如上所述，将初始电流和初始电压之间相位差为零时的驱动频率，设置为初始谐振频率。在一种可能的实现方式中，所述将所述初始电流和所述初始电压之间的相位差为零时的驱动频率，作为所述超声刀头的初始谐振频率，包括：将所述初始电流和所述初始电压之间的相位差第一次为零时的驱动频率，作为所述初始谐振频率。

在一示例中，可以获取所述整体阻抗值在预设的对应关系中对应的初始调整频率，再根据初始调整频率进行驱动频率的调整，进而确定初始谐振频率，所述对应关系为阻抗值与调整频率的对应关系。在该实现方式中，超声刀设备可以获取预先存储的阻抗值与调整频率的对应关系，然后根据该对应关系，查询确定的整体阻抗值对应的初始调整频率。这里，阻抗值与调整频率的对应关系可以是一个分段函数，例如，在整体阻抗值在小于第一阻抗值时，初始调整频率可以是第一调整频率，在整体阻抗值在大于或等于第一阻抗值时，初始调整频率可以是第二调整频率，这样可以快速地通过阻抗值与调整频率的对应关系，确定整体阻抗值对应的初始调整频率。这里，阻抗值与调整频率的对应关系还可以是一个连续函数，这样可以实现根据阻抗值，使得调整频率连续变化。

这样，可以通过预设的阻抗值与调整频率的对应关系，快速地确定当前的初始调整频率，实现根据整体阻抗值自动对驱动频率进行调节，为超声刀设备提供合适的初始调整频率，提高驱动频率的调整速度，进而提高初始谐振频率的确定速度。

在一示例中，阻抗值与调整频率的对应关系，可以是通过大量的场景模拟得到的数据进行确定的。例如，在阻抗值一定的情况下，确定驱动频率在该阻抗值下可进行调整的最大调整频率，确定的可进行调整的最大调整频率可以作为该阻抗值对应的调整频率。在一些实现方式中，在确定某个阻抗值下可进行调整的最大调整频率之后，还可以对可进行调整的最大调整频率进行调整，例如，将该可进行调整的最大调整频率再进行调整，将再次调整后得到的调整频率作为其他型号的超声刀头对应的调整频率。这样，可以考虑安装有不同超声刀头的谐振系统的驱动频率对调整频率的反应不同。

在该实现方式的一个示例中，可以获取预设的阻抗值与调整频率的对应关系的列表；确定所述整体阻抗值在所述列表中所属的第一阻抗区间；根据所述列表中第一阻抗区间对应的调整频率，确定所述初始调整频率。在该示例中，阻抗值与调整频率的对应关系，可以用列表进行表示。列表中可以记录多个阻抗值区间以及每个阻抗值区间对应的调整频率或者调整频率系数，从而可以根据整体阻抗值所在的第一阻抗区间，查找第一阻抗区间对应的调整频率或者调整频率系数，确定整体阻抗值对应的初始调整频率。在一示例中，在列表中记录的是阻抗区间与调整频率系数之间的对应关系的情况下，在通过第一阻抗区间得到对应的调整频率系数之后，可以将该调整频率系数乘以超声刀设备的调整频率参考值，得到整体阻抗值对应的初始调整频率。

如表1所示，超声刀头驱动频率的初始调整频率设置有4个档位，则可以通过表1示出的阻抗值与调整频率的对应关系，确定整体阻抗值对应的初始调整频率。

表1阻抗值与调整频率对应关系表

阻抗值(Ω)	调整频率(Hz)
		0-99	1
100-499	25
		500-999	50
>1000	100

在该实现方式的另一个示例中，可以获取表征阻抗值与调整频率的对应关系的函数；根据所述整体阻抗值和所述函数，确定所述整体阻抗值所在的第二阻抗区间，所述第二阻抗区间为所述函数的一个阻抗区间；根据所述函数中所述阻抗值与调整频率的计算方式，确定所述整体阻抗值对应的初始调整频率。这里，第二阻抗区间为函数的一个阻抗区间。该函数可以包括每个阻抗区间对应的调整频率或调整频率系数的计算方式，阻抗区间可以是多个，从而可以根据整体阻抗值所在的第二阻抗区间，查找第二阻抗区间对应调整频率计算方式，利用调整频率计算方式计算整体阻抗值对应的初始调整频率。

举例来说，假设超声刀设备的超声刀的调整频率参考值b的调整频率系数1，阻抗值与调整频率系数可以表示为线性函数，该线性函数如公式(8)所示：

y＝x/a (8)

其中，y可以表示调整频率系数，x可以表示阻抗值，a可以表示调整频率参考值b对应的阻抗参考值。在一示例中，阻抗参考值a可以为1kΩ～5kΩ，调整频率参考值可以为30～150Hz。当整体阻抗值为0.2～0.8倍a时，调整频率可以为0.2～0.8倍b。通过公式(8)示出的调整频率系数的计算方式，确定整体阻抗值对应的初始调整频率。

通过本公开实施例提供的驱动频率调整方案，可以确定整体阻抗值，进而确定初始调整频率，根据该初始调整频率自动调节超声刀设备的驱动频率，从而可以在启动超声刀设备后，尽快找到超声刀设备的初始谐振频率，提高换能器的转化效率，为超声刀设备的使用提供便利，达到最佳的组织切削效果。

在本公开实施例中，通过超声刀设备在正式使用前流经谐振系统的初始电流和谐振系统两端的初始电压，得到谐振系统的整体阻抗值，再根据整体阻抗值，从阻抗值和调整频率的对应关系中确定初始调整频率，从而根据初始谐振频率进行谐振系统振动的驱动频率的调整，在初始电流和初始电压的相位差为零时，表示谐振系统进入谐振状态，将此时的驱动频率设置为谐振系统的初始谐振频率。通过上述过程，可以将谐振系统初始谐振频率的确定过程，转化为根据谐振系统的整体阻抗值对应的初始谐振频率调整谐振系统的驱动频率的过程，该过程无需考虑超声刀头的类型，即可实现对谐振系统的初始谐振频率的确定，降低了初始谐振频率确定的难度；且对于同一个超声刀头，由于其所在的谐振系统的整体阻抗值是确定的，整体阻抗值对应的初始谐振频率也是确定的，进而通过该方法得到的谐振系统的初始谐振频率也是确定的，使得初始谐振频率确定的结果的一致性较高，从而提升了初始谐振频率确定过程的鲁棒性。

在一种可能的实现方式中，所述方法，还包括：

获取所述谐振系统的谐振频率范围；

在所述第一谐振频率超出所述谐振频率范围时，将第一谐振频率设置为初始谐振频率；

在所述第一谐振频率超出所述谐振频率范围的次数超过预设次数时，发出第一谐振频率非正常的提醒信息。

其中，超声换能器和超声刀头组成的谐振系统的谐振频率范围为超声刀设备的固有属性，为达到较好的组织切割效果，第一谐振频率需处于谐振频率范围内。当超声刀设备异常后，例如超声刀头磨损或发热严重时，可能会导致谐振系统的谐振频率偏移，当超出规定频率范围值时，表明超声刀设备的效果下降太多，导致不适合继续工作，需要进行超声刀头更换，因此，需要在谐振频率超出谐振频率范围报错。

除了超声刀头磨损等导致谐振频率的偏移，超声刀设备的瞬间异常可能也会导致谐振频率的频移，因此，需对此情况进行排除。在一示例中，可以对超出谐振频率范围的谐振频率进行多次确认，以降低超声刀设备在瞬间异常导致报错的几率，提高超声刀设备报错的准确性。

在本公开实施例中，通过获得的谐振频率范围后，对得到的第一谐振频率进行监测，对超出谐振频率范围的第一谐振频率进行重置，且在超出次数达到阈值时，发出提醒信息。该过程对超出谐振频率范围的第一谐振频率，进行多次确认，才发出提醒信息，可以降低超声刀设备在瞬间异常导致的报错，提高了超声刀设备报错的准确性，进而提高了谐振频率跟踪过程的鲁棒性。

应用场景示例

目前超声刀设备在使用过程中谐振频率查找速度慢，不能及时调整由于各种原因导致的谐振频率偏移，导致超声刀设备不能完全工作在谐振状态，无法保证超声刀的最佳使用效果。

图2示出根据本公开一应用示例的示意图，如图2所示，本公开实施例提出了一种谐振频率跟踪方法，应用于超声刀设备进行切割操作的过程中，该谐振频率跟踪的过程可以为：

如图2所示，该谐振频率跟踪过程可以大致分为五个步骤。

第一步，获取调整参数。具体的，该步骤可以包括：第一调整参数获取、第二调整参数获取、调整参数获取。

其中，第一调整参数获取过程为：获取与超声换能器匹配的各个型号的超声刀头的频率带宽，并对各频率带宽进行线性拟合，得到当前周期内PID控制器的第一调整参数：第一比例系数K_p1、第一积分系数K_i1或第一微分系数K_d1。

第二调整参数获取过程为：获取谐振系统当前周期电压和电流的第一相位差、上一周期电压和电流的第二相位差；根据第一相位差和第二相位差，得到谐振系统当前周期和上一周其的相位差变化率；根据第一相位差和相位差变化率，通过模糊算法，得到当前周期内PID控制器的第二调整参数：第二比例系数K_p2、第二积分系数K_i2、第二微分系数K_d2。

调整参数的获取过程为：对第一调整参数和第二调整参数，通过卡尔曼融合算法，得到当前周期内PID控制器的调整参数。

第二步、第一谐振频率求解。具体的，根据调整参数、第一相位差和相位差变化率，通过PID算法，得到谐振系统当前周期的第一谐振频率。

第三步、第二谐振频率求解。具体的，获取当前周期谐振系统的第一阻抗和上一周期谐振系统的第二阻抗；根据第一阻抗和第二阻抗，得到当前周期与上一周期谐振系统的阻抗变化率；根据阻抗变化率、第一阻抗，通过PID算法，得到谐振系统当前周期的第二谐振频率。

第四步、谐振频率求解。具体的，将第一谐振频率和第二谐振频率的和，作为谐振系统当前周期的谐振频率。

第五步、驱动频率调整。具体的，根据谐振频率进行驱动频率的调整：当谐振频率未超出预设的谐振频率范围时，将驱动频率调整为谐振频率；当谐振频率超出预设的谐振频率范围且超出次数未达到预设次数N时，将驱动频率调整为谐振频率；当谐振频率超出预设的谐振频率范围且超出次数达到预设次数N时，进行异常报错。

如图3所示，本发明提供了一种初始谐振频率确定装置的应用示意图，如图3所示，该初始谐振频率确定装置包含如下部分：

(1)数字信号(DSP)处理器：为装置的核心控制器，用于接收设备存储模块信息以及显示模块信息以及FPGA模块的检测信息，向功率控制模块根据设置功率档位输出对应的电流值以及向驱动信号模块设定频率值。DSP处理器还通过有效值处理模块中的电压有效值和电流有效值，根据公式(9)求得超声刀头和超声换能器整体的阻抗值。

Z＝U/I (9)

其中，Z为超声刀头和超声换能器整体的阻抗值，U为电压有效值，I为电流有效值。

(2)可编程控制芯片(FPGA)模块：用于检测脉宽信号(包括电流脉宽以及电压脉宽信号)、接收设备是否异常情况信号(异常情况包括：频率异常，电压、电流异常)及检测按键模块是否启动信号，该模块与DSP处理可以融合。

(3)驱动信号模块：用于接收DSP处理器的信号指令产生对应的设定频率值，采用DDS芯片产生分辨率为0.1Hz正弦波驱动信号，比使用PWM驱动信号噪声更小，切割效果更好。

(4)功率控制模块：用于接收电流电压有效值处理模块中的电流有效值参数与DSP处理器输出的设定电流，将实际反馈的电流有效参数值与设定电流值比较，若前者大于后者，降低输出功率，若后者大于前者，提高输出功率。

(5)功放模块：对驱动信号进行功率放，驱动信号包括驱动信号模块的输出功率值(即电流的幅值)。

(6)功放辅助模块：用于将功放模块的工作点调整至最佳状态(即功模块处于正常工作状态)。

(7)隔离匹配模块：实现输入和输出的电气隔离，同时增加合适电感消除换能器的静态电容C0的影响，使换能器的阻抗成纯阻性，确保换能器的机械谐振频率Fs和谐振频率Fr(相位为零的度较低的频率)近似相等，具体方法为：接收放大后的输出功率值与设定频率值，且用于匹配换能器刀头模块的阻抗，使换能器处于纯阻性工作状态。

(8)电源模块：采用开关电源给设备供电，其开关频率为200Khz，该模块需远离设备工作频率，降低电源给设备带来的影响。

(9)采样模块：用于对输出的电压、电流采样。

(10)有效值处理模块：用于将采样模块中的电流信号转成电压信号，并将采样的电压、电流转换成有效值，具体的，有效值的计算方式如公式(10)所示。

E＝Em/2/sqrt(2) (10)

其中，Em为峰峰值，sqrt为开根号。

(11)相位处理模块：用于将采样的电压和电流转换成脉冲信号(相位信号)，采样的电流信号如图4所示，转换后的电流和电压的相位信号如图5所示。

其中，相位差计算公式如下：

Φ＝((Tv1-Ti1)+(Tv2-Ti2))/2 (11)

其中，Φ为电压和电流的相位差，Tv1为电压的上升沿时刻，Tv2为电压的下降沿时刻，Ti1为电流的上升沿时刻，Ti2为电流的下降沿时刻。

(12)保护处理模块：用于检测设备是否出现异常。

(13)按键模块：用于电源开关机、设备能量输出的启停等。

(14)设备存储模块：用于存储设备相关参数；(语言、声音、亮度，与频率无关)。

(15)显示模块：用于显示超声刀设备参数信息。

(16)换能器存储模块：内嵌在换能器中，用于存储换能器挡位功率、使用时间、使用次数等参数。

(17)换能器刀头模块：设备输出的能量通过换能器转换为机械振动带动刀头振动，从而实现切割凝闭功能。

需要说明的是，本公开实施例的谐振频率跟踪方法不限于应用在上述软组织的处理中，可以应用于任意的人体组织处理，本公开对此不作限定。

可以理解，本公开提及的上述各个方法实施例，在不违背原理逻辑的情况下，均可以彼此相互结合形成结合后的实施例，限于篇幅，本公开不再赘述。本领域技术人员可以理解，在具体实施方式的上述方法中，各步骤的具体执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。

此外，本公开还提供了谐振频率跟踪装置、电子设备、计算机可读存储介质、程序，上述均可用来实现本公开提供的任一种谐振频率跟踪方法，相应技术方案和描述和参见方法部分的相应记载，不再赘述。

图6示出根据本公开实施例的谐振频率跟踪装置的框图。该谐振频率跟踪装置可以为终端设备、服务器或者其他处理设备等。其中，终端设备可以为用户设备(UserEquipment，UE)、移动设备、用户终端、终端、蜂窝电话、无绳电话、个人数字处理(PersonalDigital Assistant，PDA)、手持设备、计算设备、车载设备、可穿戴设备等。

在一些可能的实现方式中，该谐振频率跟踪装置可以通过处理器调用存储器中存储的计算机可读指令的方式来实现。

如图6所示，所述谐振频率跟踪装置60，应用于超声刀设备进行切割操作的过程中，可以包括：

频率带宽获取模块61，用于获取谐振系统的频率带宽，所述谐振系统包括超声换能器和超声刀头；

相位差获取模块62，用于获取当前周期内流经所述谐振系统的第一电流和所述谐振系统两端的第一电压之间的第一相位差、上一周期内流经所述谐振系统的第二电流和所述谐振系统两端的第二电压之间的第二相位差；

相位差变化率获取模块63，用于根据所述第一相位差和所述第二相位差，得到所述谐振系统在当前周期和上一周期的相位差变化率；

第一谐振频率获取模块64，用于根据所述频率带宽、所述第一相位差和所述相位差变化率，得到当前周期内所述谐振系统的第一谐振频率。

本公开实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。计算机可读存储介质可以是非易失性计算机可读存储介质。

本公开实施例还提出一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行上述方法。

本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，当计算机可读代码在设备上运行时，设备中的处理器执行用于实现如上任一实施例提供的谐振频率跟踪方法的指令。

本公开实施例还提供了另一种计算机程序产品，用于存储计算机可读指令，指令被执行时使得计算机执行上述任一实施例提供的谐振频率跟踪方法的操作。

电子设备可以被提供为终端、服务器或其它形态的设备。

图7示出根据本公开实施例的一种电子设备800的框图。例如，电子设备800可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等终端。

参照图7，电子设备800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电源组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出接口812，传感器组件814，以及通信组件816。

处理组件802通常控制电子设备800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。

存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在电子设备800的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件806为电子设备800的各种组件提供电力。电源组件806可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备800生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件808包括在所述电子设备800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当电子设备800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

输入/输出接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为电子设备800提供各个方面的状态评价。例如，传感器组件814可以检测到电子设备800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为电子设备800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测电子设备800或电子设备800一个组件的位置改变，用户与电子设备800接触的存在或不存在，电子设备800方位或加速/减速和电子设备800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件816被配置为便于电子设备800和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，电子设备800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。

在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器804，上述计算机程序指令可由电子设备800的处理器820执行以完成上述方法。

图8示出根据本公开实施例的一种电子设备1900的框图。例如，电子设备1900可以被提供为一服务器。参照图8，电子设备1900包括处理组件1922，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器1932所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件1922的执行的指令，例如应用程序。存储器1932中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件1922被配置为执行指令，以执行上述方法。

电子设备1900还可以包括一个电源组件1926被配置为执行电子设备1900的电源管理，一个有线或无线网络接口1950被配置为将电子设备1900连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口1958。电子设备1900可以操作基于存储在存储器1932的操作系统，例如Windows Server^TM，Mac OS X^TM，Unix^TM,Linux^TM，FreeBSD^TM或类似。

在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器1932，上述计算机程序指令可由电子设备1900的处理组件1922执行以完成上述方法。

本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

该计算机程序产品可以具体通过硬件、软件或其结合的方式实现。在一个可选实施例中，所述计算机程序产品具体体现为计算机存储介质，在另一个可选实施例中，计算机程序产品具体体现为软件产品，例如软件开发包(Software Development Kit，SDK)等等。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.一种谐振频率跟踪装置，应用于超声刀设备进行切割操作的过程中，其特征在于，包括：

频率带宽获取模块，用于获取谐振系统的频率带宽，所述谐振系统包括超声换能器和超声刀头；

相位差获取模块，用于获取当前周期内流经所述谐振系统的第一电流和所述谐振系统两端的第一电压之间的第一相位差、上一周期内流经所述谐振系统的第二电流和所述谐振系统两端的第二电压之间的第二相位差；

相位差变化率获取模块，用于根据所述第一相位差和所述第二相位差，得到所述谐振系统在当前周期和上一周期的相位差变化率；

第一谐振频率获取模块，用于根据所述频率带宽、所述第一相位差和所述相位差变化率，得到当前周期内所述谐振系统的第一谐振频率；

其中，所述第一谐振频率获取模块，包括：调整参数获取子模块，用于根据所述第一相位差、所述相位差变化率和所述频率带宽，得到当前周期内PID控制器的调整参数，所述PID控制器用于根据所述调整参数确定所述谐振系统的谐振频率；第一谐振频率获取子模块，用于根据所述第一相位差、所述相位差变化率和所述调整参数，得到当前周期内所述谐振系统的第一谐振频率；

其中，所述根据所述第一相位差、所述相位差变化率和所述频率带宽，得到当前周期内PID控制器的调整参数，包括：根据所述频率带宽，得到当前周期内PID控制器的第一调整参数；根据所述相位差变化率和所述第一相位差，得到当前周期内PID控制器的第二调整参数；根据所述第一调整参数和所述第二调整参数，得到所述调整参数；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：

第一阻抗获取模块，用于根据所述第一电流和所述第一电压，获取所述谐振系统在当前周期的第一阻抗；

第二阻抗获取模块，用于根据所述第二电流和所述第二电压，获取所述谐振系统在上一周期的第二阻抗；

阻抗变化率获取模块，用于根据所述第一阻抗和所述第二阻抗，得到所述谐振系统在当前周期和上一周期的阻抗变化率；

第二谐振频率获取子模块，用于根据所述第一阻抗和所述阻抗变化率，得到当前周期内所述谐振系统的第二谐振频率；

谐振频率获取模块，用于根据所述第一谐振频率和所述第二谐振频率，得到当前周期内所述谐振系统的谐振频率。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

初始电压和电流获取模块，用于在所述获取谐振系统的频率带宽之前，获取流经所述谐振系统的初始电流和所述谐振系统两端的初始电压；

整体阻抗值获取模块，用于根据所述初始电流和所述初始电压，确定所述谐振系统的整体阻抗值；

初始调整频率确定模块，用于获取所述整体阻抗值在预设的对应关系中对应的初始调整频率，所述对应关系为阻抗值与调整频率的对应关系；

驱动频率调整模块，用于根据所述初始调整频率，对所述谐振系统的驱动频率进行调整；

初始谐振频率获取模块，用于将所述初始电流和所述初始电压之间的相位差为零时的驱动频率，作为所述谐振系统的初始谐振频率。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述初始调整频率确定模块，包括：

列表获取子模块，用于获取预设的阻抗值与调整频率的对应关系的列表；

第一阻抗区间确定子模块，用于确定所述整体阻抗值在所述列表中所属的第一阻抗区间；

第一调整频率确定子模块，用于根据所述列表中第一阻抗区间对应的调整频率，确定所述初始调整频率。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述初始调整频率确定模块，包括：

函数获取子模块，用于获取表征阻抗值与调整频率的对应关系的函数；

第二阻抗区间确定子模块，用于根据所述整体阻抗值和所述函数，确定所述整体阻抗值所在的第二阻抗区间，所述第二阻抗区间为所述函数的一个阻抗区间；

第二调整频率确定子模块，用于根据所述函数中所述阻抗值与调整频率的计算方式，确定所述整体阻抗值对应的初始调整频率。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：

谐振频率范围获取模块，用于获取所述谐振系统的谐振频率范围；

还原模块，用于在所述第一谐振频率超出所述谐振频率范围时，将第一谐振频率设置为初始谐振频率；

提醒信息发送模块，用于在所述第一谐振频率超出所述谐振频率范围的次数超过预设次数时，发出第一谐振频率非正常的提醒信息。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为在执行所述存储器存储的指令时，控制权利要求1至6中任意一项所述的装置。

8.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时控制权利要求1至6中任意一项所述的装置。