專利名稱：超聲波發(fā)生裝置及超聲波美容裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能穩(wěn)定地以目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率發(fā)生超聲波的超聲波發(fā)生裝置及使用該超聲波發(fā)生裝置的超聲波美容裝置。
背景技術(shù)：
近年來，超聲波由于其具有的性質(zhì)，被應(yīng)用于促進(jìn)藥劑浸透、美容、霧化、乳化、分散、攪拌、清洗、接合、加工等多種領(lǐng)域，并開發(fā)出了發(fā)生超聲波的超聲波發(fā)生裝置。
圖10及圖11是表示背景技術(shù)涉及的超聲波發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖10是將振子接合到喇叭上的超聲波發(fā)生裝置；圖11是使用螺栓將振子固定到喇叭上的超聲波發(fā)生裝置。圖10及圖11中，(A)表示整體結(jié)構(gòu)，(B)是喇叭部分的放大圖。
圖10及圖11中，背景技術(shù)涉及的超聲波發(fā)生裝置500A、500B結(jié)構(gòu)包括，生成電振蕩的驅(qū)動(dòng)部511A、511B；將驅(qū)動(dòng)部511A、511B生成的電振蕩轉(zhuǎn)換成超聲波的機(jī)械振蕩的超聲波振子512A、512B；在其中一個(gè)接合面513-1A、513-1B上接合超聲波振子512A、512B，將來自超聲波振子512A、512B的超聲波的機(jī)械振蕩傳輸?shù)搅硪粋€(gè)放射面513-2A、513-2B的一種傳輸構(gòu)件的喇叭513A、513B。
超聲波振子512A、512B和喇叭513A、513B的接合類型大體上可分別為兩類。第1種接合類型，如圖10(B)所示，超聲波振子512A通過粘接劑514A被粘接到喇叭513A的接合面512-1A上的粘接型。第2種接合類型，如圖11(B)所示，由重疊的2個(gè)振子512-1B構(gòu)成的超聲波振子512B通過螺栓514B被緊固到喇叭513B的接合面513-1B上的螺栓緊固型。螺栓緊固型中，在螺栓514B和超聲波振子512B之間、振子512-1B之間、超聲波振子512B和喇叭513B之間，夾緊有導(dǎo)電性薄板512-2B。粘接型主要用于數(shù)百kHz以上的高頻率型；螺栓緊固型主要用于100kHz以下低頻率型。
圖12及圖13是介紹超聲波振蕩塊特性的圖。圖14是介紹超聲波振蕩塊的振蕩模式的圖。圖12是將振子粘接到喇叭上的超聲波發(fā)生裝置；圖13是使用螺栓將振子固定到喇叭上的超聲波發(fā)生裝置。圖12(A)、圖13(A)及圖14(B)是表示超聲波振蕩塊和超聲波振蕩的振幅位相位置之間關(guān)系的圖；圖12(B)、圖13(B)及圖14(A)是表示超聲波振蕩塊的阻抗頻率特性的圖，其橫軸為頻率f，縱軸為顯示常用對(duì)數(shù)的阻抗Z。而且，超聲波是縱波，但圖12(A)、圖13(A)及圖14(B)中，出于方便，圖示為橫波。另外，由于(波長(zhǎng)λ)＝(音速v)/(頻率f)，所以，超聲波的波長(zhǎng)λ會(huì)因傳播媒質(zhì)的音速不同而出現(xiàn)變化。
由超聲波振子512A、512B、喇叭513A、513B和接合構(gòu)件構(gòu)成的超聲波振蕩塊501A、501B的尺寸，如圖12(A)及圖13(A)所示，設(shè)計(jì)為喇叭513A、513B的接合面513-1A、513-1B至放射面513-2A、513-2B之間的厚度L1、L3(圖10(B)、圖11(A))及超聲波振蕩塊501A、501B的整體長(zhǎng)度L2、L4(圖10(A)、圖11(A))，以便駐波的波腹位于超聲波振蕩塊501A、501B的兩端面501-1A、501-2A(513-2A)、501-1B、501-2B(513-2B)。而且，接合到喇叭513A、513B狀態(tài)下的超聲波振子512A、512B，如圖12(B)及圖13(B)所示，具有針對(duì)頻率f的變化，阻抗Z發(fā)生變化的固有阻抗頻率特性CA、CB。
該阻抗頻率特性CA、CB，是一種隨著頻率f升高，阻抗Z變小，在頻率frA、frB下，變成極小ZrA、ZrB，之后，阻抗變大，在頻率faA、faB下，變成極大ZaA、ZaB，然后再變小的規(guī)范。該規(guī)范如圖14(A)所示，每次振蕩模式時(shí)都會(huì)重復(fù)。該阻抗Z變成極小ZrA、ZrB時(shí)的點(diǎn)為諧振點(diǎn)，阻抗Z變成極大ZaA、ZaB的點(diǎn)為反諧振點(diǎn)。在諧振點(diǎn)，由于阻抗Z變成極小ZrA、ZrB，因此，流入超聲波振子512A、512B的電流會(huì)增加；相反，在反諧振點(diǎn)，由于阻抗Z變成極大ZaA、ZaB，因此，流入超聲波振子512A、512B的電流減小。
如圖14(B)所示，粘接型超聲波振蕩塊501A中的超聲波，設(shè)計(jì)為駐波的波腹位于其兩端面501-1A、501-2A(513-2A)，所以，變?yōu)榘氩ㄩL(zhǎng)λ/2的整數(shù)倍的駐波。振蕩模式表示超聲波振蕩塊501A中生成的駐波的差異。比如，超聲波振蕩塊501A中生成的駐波為半波長(zhǎng)的1倍時(shí)的振蕩模式為基本模式，超聲波振蕩塊501A中生成的駐波為半波長(zhǎng)的3倍時(shí)的振蕩模式為3倍模式，再有，超聲波振蕩塊501A中生成的駐波為半波長(zhǎng)的5倍時(shí)的振蕩模式為5倍模式。此外，圖14通過粘接型超聲波振蕩塊501A介紹了振蕩模式。對(duì)于螺栓緊固型超聲波振蕩塊501B，其振蕩模式也相同。
這里，超聲波振蕩塊501A的接合構(gòu)件為粘接劑514A層，超聲波振蕩塊501B的接合構(gòu)件為螺栓514B。另外，超聲波振蕩塊501A的一個(gè)端面501-1A是與超聲波振子512A上的喇叭513A接合的面相對(duì)的面(不與喇叭513A接合的面)，另一端面501-2A是喇叭513A的放射面513-2A。位于超聲波振蕩塊501B的一個(gè)端面501-1B是與螺栓514B上的超聲波振子512B相接面相對(duì)的一面(不與超聲波振子512B相接)，另一端面501-2B是喇叭513B的放射面513-2B。
以上結(jié)構(gòu)的超聲波發(fā)生裝置500A、500B中，驅(qū)動(dòng)部511A、511B生成的電振蕩EV被施加到超聲波振子512A、512B上，通過超聲波振子512A、512B被轉(zhuǎn)換成超聲波的機(jī)械振蕩，然后被從接合面513-1A、513-1B傳輸?shù)嚼?13A、513B；然后，從喇叭513A、513B的放射面513-2A、513-2B上發(fā)射出超聲波的機(jī)械振蕩。上述藥劑滲透促進(jìn)及美容等施以超聲波處理的對(duì)象O直接或通過水、膠滯體等超聲波傳播媒介接觸喇叭513A、513B的放射面513-2A、513-2B；放射面513-2A、513-2B放射出的超聲波被傳輸?shù)綄?duì)象物O，用于超聲波處理。
然后，如圖12(B)及圖13(B)所示，超聲波振蕩塊501A、501B以諧振點(diǎn)至反諧振點(diǎn)之間的振蕩范圍RRA、RRB中某一頻率f，如驅(qū)動(dòng)頻率fdA、fdB控制超聲波發(fā)生裝置500A、500B，使其進(jìn)行超聲波振蕩。該超聲波發(fā)生裝置500A、500B的控制方法有，自激振蕩方式和他激振蕩方式。自激振蕩方式，是指通過將超聲波振子512A、512B的頻率f反饋到驅(qū)動(dòng)部511A、511B，以目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fdA、fdB對(duì)驅(qū)動(dòng)部511A、511B生成的電振蕩EV進(jìn)行調(diào)整，使超聲波振子512A、512B振動(dòng)的方式。他激振蕩方式，是指預(yù)先對(duì)驅(qū)動(dòng)部511A、511B進(jìn)行設(shè)定，使得超聲波振子512A、512B生成以目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fdA、fdB振蕩的電振蕩EV的方式。所述自激振蕩方式及他激振蕩方式，在如特開2002-249153號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)及特開1999-114000號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中已有說明。
但是，由于在自激振蕩方式下，通過檢測(cè)超聲波振子的阻抗Z來檢測(cè)超聲波振子的頻率f，因此，在與含有目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd的振蕩模式不同的振蕩模式下，可能會(huì)對(duì)驅(qū)動(dòng)部的電振蕩EV作出調(diào)整，因此，自激振蕩方式中，可能會(huì)存在超聲波振子以不同于目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd的頻率f(錯(cuò)誤的頻率f)進(jìn)行振蕩的情況。另外，由于是自激振蕩，因此，自激振蕩方式中可能很難將超聲波振子的輸出控制在恒定的水平。而且，由于很難將輸出控制到恒定水平，因此，自激振蕩方式不適用于輸出較低阻抗Z的兆赫波段的超聲波發(fā)生裝置。
另一方面，他激振蕩方式下，由于受周圍環(huán)境變化及超聲波振子自身發(fā)熱等引起的溫度變化等的作用，超聲波振子的輸出特性會(huì)出現(xiàn)變化，因此，他激振蕩方式中，即使以目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd使超聲波振子進(jìn)行振蕩，也不能得到目標(biāo)輸出。
而且，由于受周圍環(huán)境變化及超聲波振子自身發(fā)熱等引起的溫度變化及外部應(yīng)力等引起的老化等作用，諧振頻率fr及反諧振頻率fa出現(xiàn)移頻的情況較多，因此，自激振蕩方式下會(huì)出現(xiàn)超聲波振子以不同于目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd的頻率f振蕩，以及他激振蕩方式下輸出會(huì)出現(xiàn)變化等情況，問題比較嚴(yán)重。特別是，在以兆赫以上的頻率進(jìn)行輸出的超聲波發(fā)生裝置中，比如，由于使用3倍模式及5倍模式等較高模式，因此，上述問題會(huì)變得更嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于以上問題，目的在于提供一種能夠以目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率穩(wěn)定地發(fā)生超聲波的超聲波發(fā)生裝置。另外，提供一種使用該超聲波發(fā)生裝置的超聲波美容裝置。
本發(fā)明的超聲波發(fā)生裝置，包括，生成電振蕩的驅(qū)動(dòng)部；將上述驅(qū)動(dòng)部生成的上述電振蕩轉(zhuǎn)換成超聲波的機(jī)械振蕩的超聲波振子；一個(gè)面上接合上述超聲波振子，將上述超聲波振子轉(zhuǎn)換的上述超聲波的機(jī)械振蕩傳輸?shù)搅硪粋€(gè)面放射面的傳輸構(gòu)件；測(cè)定上述超聲波振子阻抗的測(cè)定部；基于應(yīng)傳輸上述超聲波的機(jī)械振蕩的對(duì)象物接觸上述傳輸構(gòu)件的負(fù)載時(shí)上述超聲波振子的阻抗頻率特性和應(yīng)傳輸上述超聲波的機(jī)械振蕩的對(duì)象物不接觸上述傳輸構(gòu)件的無負(fù)載時(shí)上述超聲波振子的阻抗頻率特性的交點(diǎn)上的阻抗以及上述測(cè)定部測(cè)定的阻抗，計(jì)算應(yīng)驅(qū)動(dòng)上述超聲波振子的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率，控制上述驅(qū)動(dòng)部，使得上述超聲波振子以該計(jì)算出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率振蕩的控制部。此外，本發(fā)明的超聲波美容裝置使用上述超聲波發(fā)生裝置。
以上結(jié)構(gòu)的超聲波發(fā)生裝置及超聲波美容裝置能夠以目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率穩(wěn)定地發(fā)生超聲波。因此，超聲波發(fā)生裝置能夠有效地對(duì)對(duì)象物實(shí)施超聲波處理。另外，超聲波美容裝置能夠有效地對(duì)對(duì)象物給予美容效果。


圖1是說明本發(fā)明的基本內(nèi)容的示意圖。
圖2是表示實(shí)施方式所涉及的超聲波發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3是表示實(shí)施方式所涉及的超聲波發(fā)生裝置的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理中的操作的流程圖。
圖4是說明目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率的示意圖。
圖5是表示基于諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)，先計(jì)算交點(diǎn)的頻率，再計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率的流程圖。
圖6是表示基于諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)，計(jì)算交點(diǎn)的阻抗的流程圖。
圖7是表示基于阻抗頻率特性的傾斜，先計(jì)算交點(diǎn)的頻率，再計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率的流程圖。
圖8是表示基于阻抗偏移判斷是否運(yùn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理的流程圖。
圖9是表示超聲波發(fā)生裝置用于超聲波美容裝置例子的局部剖視圖。
圖10是表示背景技術(shù)所涉及的超聲波發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖11是表示背景技術(shù)所涉及的超聲波發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖12是表示超聲波振蕩塊的特性的示意圖。
圖13是表示超聲波振蕩塊的特性的示意圖。
圖14是表示超聲波振動(dòng)塊的振動(dòng)模式的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面，基于附圖介紹本發(fā)明涉及的實(shí)施方式。此外，各附圖中使用相同符號(hào)的結(jié)構(gòu)表示其結(jié)構(gòu)相同，在此不再進(jìn)行介紹。
首先，介紹本發(fā)明的基本情況。圖1是介紹本發(fā)明基本情況的圖。圖1(A)表示阻抗頻率特性，其橫軸為頻率f，縱軸為顯示常用對(duì)數(shù)的阻抗Z。實(shí)線為傳輸超聲波機(jī)械振蕩的對(duì)象物O不接觸傳輸構(gòu)件的無負(fù)載時(shí)超聲波振子的阻抗頻率特性；一點(diǎn)鏈線為傳輸超聲波機(jī)械振蕩的對(duì)象物O接觸傳輸構(gòu)件的負(fù)載時(shí)超聲波振子的阻抗頻率特性。圖1(B)表示無負(fù)載時(shí)接合到喇叭等傳輸構(gòu)件狀態(tài)下的超聲波振子的等價(jià)電路；圖1(C)表示負(fù)載時(shí)接合到喇叭等傳輸構(gòu)件狀態(tài)下的超聲波振子的等價(jià)電路。
如圖1(A)所示，無負(fù)載時(shí)的阻抗頻率特性CNL，是指在某振動(dòng)模式中，如背景技術(shù)中介紹的那樣，隨著頻率f變高，阻抗Z變小，在頻率fr時(shí)，變成最小Zr1，之后變大，在頻率fa時(shí)，變成最大Za1，然后，再次變小的規(guī)范。而且，負(fù)載時(shí)阻抗頻率特性CL的規(guī)范大致與無負(fù)載時(shí)阻抗頻率特性CNL相同。但有負(fù)載時(shí)阻抗頻率特性CL中的最小阻抗Zr2比無負(fù)載時(shí)阻抗頻率特性CNL中的最小阻抗Zr1大，而且，有負(fù)載時(shí)阻抗頻率特性CL中的最大阻抗Za2比無負(fù)載時(shí)阻抗頻率特性CNL中最大阻抗Za1變小。
如圖1(B)及(C)分別所示，無負(fù)載情況下，接合到傳輸構(gòu)件狀態(tài)下的超聲波振子的等價(jià)電路是將電容器C2并聯(lián)連接到串聯(lián)連接的線圈L、電容器C1及電阻器R1上的電路；有負(fù)載情況下，接合到傳輸元件狀態(tài)下的超聲波振子的等價(jià)電路是指將電容器C2并聯(lián)連接到串聯(lián)連接的線圈L、電容器C1及電阻器R2上的電路。即，有負(fù)載時(shí)與無負(fù)載時(shí)相比，相當(dāng)于對(duì)象物O接觸傳輸構(gòu)件的負(fù)載的電阻的電阻器R2還被串聯(lián)連接到電阻器R1上。
因此，阻抗頻率特性中無負(fù)載時(shí)的最小及最大阻抗Zr1、Za1，在有負(fù)載的情況下，變化如上所述。而且，在最小頻率fr至最大頻率fa之間的振蕩范圍內(nèi)，無負(fù)載時(shí)的阻抗頻率特性和有負(fù)載時(shí)的阻抗頻率特性在一個(gè)點(diǎn)P處相交。
該無負(fù)載時(shí)的阻抗頻率特性和有負(fù)載時(shí)的阻抗頻率特性在一點(diǎn)P處相交，背景技術(shù)介紹的專利文獻(xiàn)1中也有記載，但這里發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，即使是施加到傳輸構(gòu)件上的負(fù)載的作用情況發(fā)生變化，只有電阻器R2的電阻大小發(fā)生變化，因此，無負(fù)載時(shí)的阻抗頻率特性和有負(fù)載時(shí)的阻抗頻率特性時(shí)常在一個(gè)點(diǎn)P處相交，而且，交點(diǎn)P的頻率fm和阻抗Zm不變。而且，本發(fā)明的一種實(shí)施方式涉及的超聲波發(fā)生裝置及使用該發(fā)生裝置的超聲波美容裝置包括，以該無負(fù)載時(shí)的阻抗頻率特性和有負(fù)載時(shí)的阻抗頻率特性的交點(diǎn)P為基準(zhǔn)，確定應(yīng)對(duì)超聲波振子進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd的控制部。上述超聲波發(fā)生裝置及使用了該發(fā)生裝置的超聲波美容裝置能夠以目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd穩(wěn)定地發(fā)生超聲波。
(實(shí)施方式的結(jié)構(gòu))圖2是表示實(shí)施方式涉及的超聲波發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖2中，超聲波發(fā)生裝置包括，驅(qū)動(dòng)部11、超聲波振子12、喇叭13、測(cè)定部14、控制部15和存儲(chǔ)部16。
驅(qū)動(dòng)部11是生成驅(qū)動(dòng)超聲波振子12的電振蕩的部件。驅(qū)動(dòng)部11，比如，包括發(fā)生正弦波等特定頻率的交流信號(hào)的振蕩電路113和以特定放大率對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行放大的放大電路112。振蕩電路113能夠利用科爾皮茲振蕩電路及哈托萊式振蕩電路等眾所周知的振蕩電路。但從能夠很容易地更改振蕩頻率的觀點(diǎn)看，本實(shí)施方式中，比如，是使用了PLL(phaselocked loop)電路的頻率合成器。頻率合成器，比如，包括基準(zhǔn)振蕩器、位相比較器、低通濾波器、電壓控制振蕩器和分頻器。上述結(jié)構(gòu)的頻率合成器中，電壓控制振蕩器的輸出，通過分頻器進(jìn)行分頻或倍增，之后被轉(zhuǎn)換成特定的頻率，輸出到位相比較器。位相比較器對(duì)分頻器的輸出和基準(zhǔn)振蕩器的輸出的位相進(jìn)行比較，其誤差成分被輸出到低通濾波器。低通濾波器基于位相比較器的輸出生成修正值電壓，輸出到電壓控制振蕩器。接著，電壓控制振蕩器根據(jù)修正值電壓改變振蕩頻率，使分頻后的頻率和基準(zhǔn)振蕩器的頻率一致。頻率合成器，通過更改分頻或倍增的分頻器的倍率來獲得想得到的頻率。
超聲波振子12是將通過測(cè)定部14從驅(qū)動(dòng)部11傳來的電振蕩轉(zhuǎn)換成超聲波的機(jī)械振蕩的部件。比如，通過電極夾住水晶等壓電材料這種結(jié)構(gòu)的壓電振子。喇叭13是一個(gè)面接合有超聲波振子12，將超聲波振子12發(fā)生的超聲波的機(jī)械振蕩傳輸?shù)搅硪幻娴姆派涿娴牟考?，是一種傳輸構(gòu)件。
超聲波振子12、喇叭13和符合接合類型的接合構(gòu)件(圖中未標(biāo)注)構(gòu)成超聲波振蕩塊2，與背景技術(shù)中介紹的圖10及圖11所示的部件相同。粘著類型中，如圖10所示，喇叭513A是呈短高有底的圓筒狀的，如鋁及輕合金等的金屬構(gòu)件。比如，水晶振子等的超聲波振子512A通過粘著劑514A被粘著到喇叭513A的內(nèi)底面上，進(jìn)行固定。螺栓緊固型中，如圖11所示，喇叭513B是朝向放射面一側(cè)，呈尖端細(xì)的圓錐梯形的，比如鋁及輕合金等的金屬構(gòu)件。在大直徑的接合面的接近中間的位置內(nèi)部面對(duì)放射面一側(cè)形成用于連接螺栓514B的螺絲槽。由接近中央位置存在貫通孔的多個(gè)(圖11中是2個(gè))振子512-1B重疊形成的超聲波振子512B通過貫通孔，在插入的螺栓514B的作用下，被連接到喇叭513B上，進(jìn)行固定。而且，在螺栓514B和超聲波振子512B之間、各振子512-1B之間、超聲波振子512B和喇叭513B之間，分別夾緊有導(dǎo)電性薄板512-2B。粘接型，適合用于如發(fā)生兆赫波段等數(shù)百kHz以上的高頻率超聲波的超聲波發(fā)生裝置，由于是高頻率，所以，適合用于如美容、清洗粒子及霧化等用途。另一方面，螺栓緊固型，適合用于如發(fā)生千赫波段等的100kHz以下的低頻率超聲波的超聲波發(fā)生裝置，由于是低頻率，所以，適合用于如斷開、接合、分散、液體噴霧等用途。
測(cè)定部14是測(cè)定超聲波振子12的阻抗Z的部件。測(cè)定部14，比如包括具備檢測(cè)超聲波振子12中電流的檢測(cè)電阻器等的電流檢測(cè)電路141、通過控制振蕩電路113的振蕩頻率來控制來自驅(qū)動(dòng)部11的電振蕩頻率的頻率控制部143、從頻率控制部143接收驅(qū)動(dòng)部11的電振蕩頻率通知，同時(shí)基于電流檢測(cè)電路141通知的檢測(cè)電流值，對(duì)收到頻率控制部143發(fā)出通知的頻率中的阻抗Z進(jìn)行運(yùn)算的阻抗運(yùn)算部142。
控制部15，是基于應(yīng)傳輸超聲波的機(jī)械振蕩的對(duì)象物O(圖中未標(biāo)出)接觸喇叭13的負(fù)載狀態(tài)下超聲波振子12的阻抗頻率特性和應(yīng)傳輸超聲波的機(jī)械振蕩的對(duì)象物O不接觸喇叭13的無負(fù)載狀態(tài)下超聲波振子12的阻抗頻率特性交點(diǎn)P的阻抗Z及測(cè)定部14測(cè)定到的阻抗Z，如后面介紹的那樣，計(jì)算應(yīng)驅(qū)動(dòng)超聲波振子12的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd，以該計(jì)算出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd，控制驅(qū)動(dòng)部11，使超聲波振子12振蕩的部件。控制部15，比如包括頻率運(yùn)算部151、電壓控制部153和驅(qū)動(dòng)頻率控制部153。
該負(fù)載狀態(tài)下的超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負(fù)載狀態(tài)下的超聲波振子12的阻抗頻率特性的交點(diǎn)P的阻抗Zm，在本實(shí)施方式中，通過事先對(duì)上述負(fù)載狀態(tài)中的超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負(fù)載狀態(tài)中的超聲波振子12的阻抗頻率特性進(jìn)行實(shí)際測(cè)定，利用該測(cè)定結(jié)果計(jì)算上述阻抗頻率特性的交點(diǎn)P，進(jìn)行事先計(jì)算，用于超聲波發(fā)生裝置1。要進(jìn)行實(shí)際測(cè)定的超聲波振子12最好是已組裝到超聲波發(fā)生裝置1中的實(shí)物，但也可以是與實(shí)物同規(guī)格的超聲波振蕩塊2。另外，為保證交點(diǎn)P的阻抗Zm計(jì)算精度更高，最好是利用多個(gè)同規(guī)格的超聲波振蕩塊2使用平均等統(tǒng)計(jì)中的手法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)上的計(jì)算。如上所述，由于事先計(jì)算出了交點(diǎn)P的阻抗Zm，因此能夠以適合該超聲波發(fā)生裝置1的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd，穩(wěn)定在發(fā)生超聲波。
頻率運(yùn)算部151基于有負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特性的交點(diǎn)P的阻抗Zm以及測(cè)定部14測(cè)定的阻抗Z，計(jì)算應(yīng)驅(qū)動(dòng)超聲波振子12的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd，將算出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd通知驅(qū)動(dòng)頻率控制部153。
電壓控制部152是通過控制放大電路112的放大率來控制驅(qū)動(dòng)部11的輸出電壓的部件。驅(qū)動(dòng)頻率控制部153是在超聲波發(fā)生裝置1的通常使用狀態(tài)下，通過以頻率運(yùn)算部151運(yùn)算出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd控制振蕩電路113的振蕩頻率，來控制來自驅(qū)動(dòng)部11的電振蕩頻率，使超聲波振子12振動(dòng)的部件。
此時(shí)，上述阻抗運(yùn)算部142、頻率控制部143、頻率運(yùn)算部151、電壓控制部152及驅(qū)動(dòng)頻率控制部153，比如包括微處理器及其周邊電路等(以下稱“MPU”)，從功能上構(gòu)成上述各部件。存儲(chǔ)部16是存儲(chǔ)為了運(yùn)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd而對(duì)超聲波發(fā)生裝置1的各部進(jìn)行控制的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算程序及在超聲波發(fā)生裝置1的通常使用狀態(tài)下控制超聲波發(fā)生裝置1各部的控制程序等各種程序、以及測(cè)定部14測(cè)出的阻抗Z、測(cè)定該阻抗Z時(shí)的頻率f、各種程序運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)、運(yùn)行過程中生成的數(shù)據(jù)等各種數(shù)據(jù)的部件。存儲(chǔ)部16，比如包括成為上述MPU的所謂工作存儲(chǔ)器的RAM(Random Access Memory)等易失性存儲(chǔ)元件、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等可擦寫非易失性存儲(chǔ)元件以及ROM(Read Only Memory)等非易失性存儲(chǔ)元件等。
下面介紹本實(shí)施方式的運(yùn)作。
圖3是表示實(shí)施方式涉及的超聲波發(fā)生裝置的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理中動(dòng)作的流程圖。圖4是介紹目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率的圖。圖4的橫軸為頻率f，縱軸為常用對(duì)數(shù)顯示的阻抗Z。實(shí)線表示無負(fù)載時(shí)的阻抗頻率特性；一點(diǎn)鏈線表示有負(fù)載時(shí)的阻抗頻率特性。
向超聲波發(fā)生裝置1供電的電源開關(guān)(圖中未標(biāo)注)和使超聲波發(fā)生裝置開始超聲波發(fā)生動(dòng)作的起動(dòng)開關(guān)(圖中未標(biāo)注)安裝在超聲波發(fā)生裝置1上。比如，打開該電源開關(guān)，向超聲波發(fā)生裝置1供電，則運(yùn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算程序，開始執(zhí)行運(yùn)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理。
圖3中，控制部15的電壓控制部152通過調(diào)整放大電路112的放大率，將驅(qū)動(dòng)部11要輸出的交流信號(hào)的電壓大小設(shè)定成用于目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理的數(shù)值，將電壓設(shè)定結(jié)束通知頻率控制部143(S11)。該目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算所用電壓可任意大小，但采用的電壓值能保證運(yùn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理時(shí)所需功率較小，而且，能夠得到以要求的精度運(yùn)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd的阻抗Z。該電壓值，比如，在本實(shí)施方式中，可根據(jù)阻抗運(yùn)算部142在后述的處理S13中測(cè)定的電流很容易運(yùn)算出阻抗，因此，交流信號(hào)的最大峰值時(shí)的電壓值為1V，最小峰值時(shí)的電壓值為-1V的1Vp-p。
在電壓控制部152通知電壓設(shè)定結(jié)束時(shí)，測(cè)定部14的頻率控制部143通過調(diào)整振蕩電路113的頻率，即本實(shí)施方式中調(diào)整分頻器的倍率，在應(yīng)測(cè)定阻抗Z的頻率范圍中特定頻率f中設(shè)定驅(qū)動(dòng)部11輸出的交流信號(hào)的頻率f，將該設(shè)定頻率f及頻率f的設(shè)定結(jié)束信息通知阻抗運(yùn)算部142(S12)。
上述設(shè)定結(jié)束后，與設(shè)定相應(yīng)的電壓及頻率f的交流信號(hào)經(jīng)測(cè)定部14的電流檢測(cè)電路141，從驅(qū)動(dòng)部11被輸出到超聲波振子12。
測(cè)定部14的電流檢測(cè)電路141以實(shí)效值測(cè)定驅(qū)動(dòng)部11流向超聲波振子12的電流，將測(cè)定的電流通知阻抗運(yùn)算部142(S13)。
測(cè)定部14的阻抗運(yùn)算部142在收到電流檢測(cè)電路141通知的測(cè)定電流時(shí)，利用(阻抗)＝(電壓)/(電流)的關(guān)系，根據(jù)該測(cè)定電流運(yùn)算阻抗Z，將運(yùn)算出的阻抗Z和從頻率控制部143收到通知的頻率f對(duì)應(yīng)起來，存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部16(S14)。
接著，阻抗運(yùn)算部142根據(jù)應(yīng)測(cè)定阻抗Z的頻率范圍中的所有頻率f，判斷是否已測(cè)定阻抗Z(S15)。
根據(jù)處理S15中的判斷結(jié)果、特定頻率范圍中的所有頻率f測(cè)定阻抗Z時(shí)(Yes)，阻抗運(yùn)算部142將存儲(chǔ)部16中存儲(chǔ)的阻抗Z和頻率f構(gòu)成的各組(或阻抗Z和頻率f構(gòu)成的各組存儲(chǔ)部16中的存儲(chǔ)位置及阻抗Z測(cè)定結(jié)束通知頻率運(yùn)算部151(S16)。
另一方面，不根據(jù)處理S15中的判斷結(jié)果、特定頻率范圍中的所有頻率f測(cè)定阻抗Z時(shí)(No)，阻抗運(yùn)算部142應(yīng)根據(jù)特定頻率范圍中應(yīng)測(cè)定阻抗Z的下一頻率f運(yùn)行阻抗Z測(cè)定，通過將從頻率控制部143接收到通知的頻率f中的阻抗Z測(cè)定結(jié)束通知頻率控制部143，將處理返回到處理S12。
阻抗運(yùn)算部142通知相應(yīng)頻率中阻抗Z的測(cè)定結(jié)束時(shí)，頻率控制部143與上述相同運(yùn)行處理S12；電流檢測(cè)電路141與上述相同運(yùn)行處理S13；阻抗運(yùn)算部142與上述相同運(yùn)行處理S14及處理S15。如上所述，在以特定頻率范圍中的所有頻率f測(cè)定阻抗Z結(jié)束前，反復(fù)運(yùn)行處理S12至S15，頻率控制部143在處理S12中每設(shè)定一次驅(qū)動(dòng)部11輸出的交流信號(hào)的頻率f，在應(yīng)測(cè)定阻抗Z的頻率范圍內(nèi)，通過更改特定的頻率f，在應(yīng)測(cè)定該阻抗Z的頻率范圍中的所有頻率f中，測(cè)定阻抗Z。即，在應(yīng)測(cè)定阻抗Z的頻率范圍內(nèi)，在掃描頻率f的同時(shí)，測(cè)定阻抗Z。
該應(yīng)測(cè)定阻抗Z的頻率范圍最好是，以位于有負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特性的交點(diǎn)P的頻率fm為中心的固定的頻率范圍。該應(yīng)測(cè)定阻抗Z的頻率范圍，比如，是位于該交點(diǎn)P的頻率fm的±10％(即，0.9×fm～1.1×fm)及位于該交點(diǎn)P的頻率fm的±15％(即，0.85×fm～1.15×fm)等。如上所述，通過采用位于該交點(diǎn)P的頻率fm為中心的固定頻率范圍，就不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤選擇其它振蕩模式，能夠選定應(yīng)驅(qū)動(dòng)超聲波振子12的特定振蕩模式中的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd。
而且，在處理S12中每次設(shè)定驅(qū)動(dòng)部11輸出的交流信號(hào)的頻率f時(shí)的特定頻率f的更改，由于精度更高地測(cè)定給予與交點(diǎn)P的阻抗Zm一致的阻抗Z的頻率f，因此，按考慮目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd大小的適當(dāng)間隔進(jìn)行更改。比如，目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd是3MHz及5MHz等兆赫波段時(shí)，按0.5kHz及1kHz等的間隔進(jìn)行更改。另外，比如，目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd是100kHz及500kHz等千赫波段時(shí)，按10Hz及50Hz等的間隔進(jìn)行更改。
接著，在阻抗運(yùn)算部142通知阻抗Z測(cè)定結(jié)束時(shí)，控制部15的頻率運(yùn)算部151選擇存儲(chǔ)部16中預(yù)先存儲(chǔ)的與位于有負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特性交點(diǎn)P中阻抗Zm一致，或最接近的，測(cè)定部14測(cè)定的阻抗Z，獲得與該選擇阻抗Z對(duì)應(yīng)的頻率f(S17)。
接著，頻率運(yùn)算部151根據(jù)獲取的該頻率f，使用特定公式計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd，將計(jì)算出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd通知驅(qū)動(dòng)頻率控制部153，同時(shí)，將目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理結(jié)束通知電壓控制部152(S18)。該特定公式是表示位于有負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特點(diǎn)交點(diǎn)P的頻率fm和目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd之間關(guān)系的函數(shù)，如fd＝α×fm+β那樣，按線性函數(shù)給予。如上所述，目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd表述為與交點(diǎn)P的頻率fm相關(guān)的線性函數(shù)，因此，計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd的運(yùn)算處理就變得簡(jiǎn)單，可在短時(shí)間內(nèi)運(yùn)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd。
目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd如圖4所示，如果是在諧振點(diǎn)的頻率fr到反諧振點(diǎn)的頻率fa之間的振蕩范圍RR內(nèi)，可以是任一頻率f。正是由于考慮到了周圍環(huán)境變化及老化等外部因素導(dǎo)致的阻抗頻率特性變動(dòng)這一事實(shí)，最好是距離反諧振點(diǎn)或諧振點(diǎn)較遠(yuǎn)的頻率fd1、fd2。換言之，正在考慮了周圍環(huán)境變化及老化等會(huì)導(dǎo)致阻抗頻率特性變動(dòng)，設(shè)定目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd時(shí)，最好是無負(fù)載時(shí)阻抗Z和有負(fù)載時(shí)阻抗Z的差最大。比如，在交點(diǎn)P的頻率fm至反諧振點(diǎn)頻率fa之間，設(shè)定目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd1時(shí)，最好是無負(fù)載時(shí)的阻抗Zd1和有負(fù)載時(shí)的阻抗Zd1’的差(|Zd1-Zd1’|)最大；在交點(diǎn)P頻率fm至反諧振點(diǎn)fr之間，設(shè)定目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd2時(shí)，最好是無負(fù)載時(shí)的阻抗Zd2和有負(fù)載時(shí)的阻抗Zd2’的差(|Zd2-Zd2’|)最大。另外，|x|是x的絕對(duì)值。外部因素導(dǎo)致阻抗頻率特性變動(dòng)，包括比如諧振點(diǎn)偏移、反諧振點(diǎn)的偏移以及阻抗頻率特性中的諧振點(diǎn)附近及反諧振點(diǎn)附近的profile的變形等。如上所述，在需要通過設(shè)定目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd，判斷是無負(fù)載的情況還是有負(fù)載的情況時(shí)，可通過目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd來測(cè)定正在驅(qū)動(dòng)的超聲波振子12的阻抗Z很容易地對(duì)是有負(fù)載的情況還是無負(fù)載的情況作出判別。
而且，從無負(fù)載時(shí)消耗功率較小，可抑制發(fā)熱的觀點(diǎn)來看，目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd最好是振蕩范圍RR中，從交點(diǎn)P的頻率fm至反諧振點(diǎn)頻率fa之間的范圍；從該觀點(diǎn)來看，最好是距離反諧振點(diǎn)上述Margin的頻率fd1。上述Margin按統(tǒng)計(jì)學(xué)或經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)定。
頻率運(yùn)算部151通知目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理結(jié)束時(shí)，電壓控制部152設(shè)定放大電路112，按超聲波發(fā)生裝置1的通常動(dòng)作中的放大率對(duì)振蕩電路113發(fā)出的交流信號(hào)進(jìn)行放大，將目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理結(jié)束通知頻率控制部143，在收到該通知后，頻率控制部143結(jié)束振蕩電路113的頻率控制(S19)。通過以上動(dòng)作，目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理結(jié)束，超聲波發(fā)生裝置1的通常動(dòng)作被設(shè)定成可能的狀態(tài)。
然后，打開啟動(dòng)開關(guān)，驅(qū)動(dòng)頻率控制部153通過調(diào)整振蕩電路113的頻率，以頻率運(yùn)算部151通知的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd，控制驅(qū)動(dòng)部11輸出的交流信號(hào)的頻率f，使得超聲波振子12驅(qū)動(dòng)。
由于上述動(dòng)作，超聲波發(fā)生裝置1能夠以目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd穩(wěn)定地發(fā)生超聲波。因此，超聲波發(fā)生裝置1能夠有效地對(duì)對(duì)象物O實(shí)施超聲波處理。
另外，上述實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)是，通過電流檢測(cè)電路141檢測(cè)各頻率下驅(qū)動(dòng)部11在超聲波振子12上施加固定振幅電壓(前面講到的1V p-p)時(shí)流向超聲波振子12的電流，阻抗運(yùn)算部142根據(jù)該檢測(cè)出的電流測(cè)定阻抗Z。但為了更精確地測(cè)定阻抗Z，也可以更改施加到超聲波振子12上的電壓。
另外，上述實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)是，通過電流檢測(cè)電路141檢測(cè)各頻率f下驅(qū)動(dòng)部11在超聲波振子12上施加固定振幅電壓(前面講到的1V p-p)時(shí)流向超聲波振子12的電流，阻抗運(yùn)算部142根據(jù)該檢測(cè)出的電流測(cè)定阻抗Z。當(dāng)然，并不局限于上述情況，也可采用眾所周知的阻抗測(cè)定方法。比如，也可以通過測(cè)定固定值的電流流入超聲波振子12時(shí)的電壓來測(cè)定阻抗。
而且，上述實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)是，測(cè)定部14以應(yīng)測(cè)定阻抗Z的頻率范圍中的所有頻率f測(cè)定阻抗Z后，選擇與存儲(chǔ)部16中預(yù)先存儲(chǔ)的位于有負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特性的交點(diǎn)P的阻抗Zm一致或最接近的，由測(cè)定部14測(cè)定到的阻抗Z，控制部15根據(jù)該選擇的阻抗Z對(duì)應(yīng)的頻率f來計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd。但也可采用以下結(jié)構(gòu)，測(cè)定部14每次測(cè)定阻抗Z時(shí)，測(cè)定到的阻抗Z和此次測(cè)定時(shí)的頻率f會(huì)被通知到控制部15，在該通知的阻抗Z與存儲(chǔ)部16中預(yù)先存儲(chǔ)的位于有負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特性的交點(diǎn)P上的阻抗Zm在特定范圍內(nèi)一致時(shí)，選擇該通知的阻抗Z，控制部15根據(jù)所選的阻抗Z所對(duì)應(yīng)的頻率f計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd。通過采用以上結(jié)構(gòu)，無需在應(yīng)測(cè)定阻抗Z的頻率范圍中所有頻率f來測(cè)定阻抗Z，因此，可在短時(shí)間內(nèi)運(yùn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理。
另外，上述實(shí)施方式中，位于有負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特性的交點(diǎn)P的阻抗Zm，先預(yù)先實(shí)際測(cè)量?jī)蓚€(gè)阻抗頻率特性，預(yù)先計(jì)算，基于位于該預(yù)先計(jì)算出的交點(diǎn)P的阻抗Zm以及測(cè)定部14測(cè)定出的阻抗Z，計(jì)算應(yīng)驅(qū)動(dòng)超聲波振子12的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd。也可采用以下結(jié)構(gòu)，計(jì)算諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)，根據(jù)表示諧振點(diǎn)頻率fr及反諧振點(diǎn)頻率da和交點(diǎn)P的頻率fm之間關(guān)系的函數(shù)fm＝γ×g(fr)+δ×h(fa)計(jì)算交點(diǎn)P的頻率fm，根據(jù)計(jì)算出的交點(diǎn)P的頻率fm計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd。比如，在超聲波振蕩塊2中的超聲波振子12中，由于交點(diǎn)P的頻率fm較多地存在于諧振點(diǎn)的頻率fr和反諧振點(diǎn)的頻率fa的中間，因此，交點(diǎn)P的頻率fm按fm＝(fr+fa)/2進(jìn)行計(jì)算。
圖5是表示基于諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)，先計(jì)算交點(diǎn)的頻率，再計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率的流程圖。
基于該諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)，計(jì)算交點(diǎn)P的頻率fm，再計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd時(shí)，超聲波發(fā)生裝置1的各部分如下所述進(jìn)行動(dòng)作。圖5中，基于諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)計(jì)算交點(diǎn)P的頻率fm計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd時(shí)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理中的處理S21到處理S26，除為了測(cè)定阻抗Z而掃描的頻率范圍不同外，與使用圖3介紹的上述處理S11到處理S16相同，在此省略說明。
為了測(cè)定阻抗Z而掃描的頻率范圍，在上述處理S11到處理S16中，目的是探索給予交點(diǎn)P的頻率fm的阻抗Zm，因此，是以交點(diǎn)P的頻率fm為中心的固定的頻率范圍。但在該處理S21到處理S26中，目的是探索諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)，因此需要是包括如上述諧振點(diǎn)的頻率fr及批諧振點(diǎn)的頻率fa的較大范圍的頻率范圍。
在處理S27中，阻抗運(yùn)算部142通知阻抗Z測(cè)定結(jié)束時(shí)，控制部15的頻率運(yùn)算部151從存儲(chǔ)部16中存儲(chǔ)的阻抗Z和頻率f的各組中提取諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)，運(yùn)算該提取的諧振點(diǎn)的頻率fr及該提取的諧振點(diǎn)fa，根據(jù)表示諧振點(diǎn)頻率fr及反諧振點(diǎn)頻率fa和交點(diǎn)P的頻率fm的關(guān)系的函數(shù)，如fm＝(fr+fa)/2運(yùn)算交點(diǎn)P的頻率fm。諧振點(diǎn)是阻抗頻率特性的最小，反諧振點(diǎn)是阻抗頻率特性的最大，因此，能夠很簡(jiǎn)單地高精度地提取諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)。
接著，頻率運(yùn)算部151根據(jù)該運(yùn)算出的頻率fm，使用特定公式計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd，將計(jì)算出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd通知驅(qū)動(dòng)頻率控制部153，同時(shí)，將目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理結(jié)束通知電壓控制部152(S28)。
頻率運(yùn)算部151通知目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理結(jié)束時(shí)，電壓控制部152設(shè)定放大電路112，按超聲波發(fā)生裝置1的通常動(dòng)作中的放大率對(duì)振蕩電路113發(fā)出的交流信號(hào)進(jìn)行放大，將目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理結(jié)束通知頻率控制部143，在收到該通知后，頻率控制部143結(jié)束振蕩電路113的頻率控制(S29)。通過以上動(dòng)作，目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理結(jié)束，超聲波發(fā)生裝置1的通常動(dòng)作被設(shè)定成可能的狀態(tài)。
如上所述，通過先基于諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)計(jì)算交點(diǎn)P的頻率fm，再計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd，來降低超聲波振子12及超聲波發(fā)生裝置1的制造偏差對(duì)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd的影響。
或者，上述實(shí)施方式中，位于有負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特性的交點(diǎn)P上的阻抗Zm，通過事先對(duì)兩個(gè)阻抗頻率特性進(jìn)行實(shí)際測(cè)定，來預(yù)先計(jì)算。也可采用以下結(jié)構(gòu)，計(jì)算諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)，根據(jù)表示諧振點(diǎn)的頻率fr及反諧振點(diǎn)的頻率fa和交點(diǎn)P的頻率fm的關(guān)系的函數(shù)計(jì)算交點(diǎn)P的頻率fm，根據(jù)計(jì)算出的交點(diǎn)P的頻率fm計(jì)算交點(diǎn)P的阻抗Zm。
圖6是表示基于諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)，計(jì)算交點(diǎn)的阻抗時(shí)的流程圖。
基于該諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)，計(jì)算交點(diǎn)P的阻抗Zm時(shí)，超聲波發(fā)生裝置1的各部進(jìn)行如下所述的動(dòng)作。圖6中，基于諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)計(jì)算交點(diǎn)P的阻抗Zm的處理中處理S31至處理S37與圖5介紹的上述處理S21至處理S27相同，在此省略介紹。
在處理S38中，頻率運(yùn)算部151從存儲(chǔ)部16中存儲(chǔ)的由測(cè)定部14測(cè)定出的阻抗Z和頻率f和各組中選擇與處理S37運(yùn)算出的頻率fm一致或最接近，測(cè)定部14測(cè)定出的頻率f，獲取該所選頻率f對(duì)應(yīng)的阻抗Z，作為交點(diǎn)P的阻抗Zm存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部16中，同時(shí)，將本處理結(jié)束信息通知電壓控制部152。
頻率運(yùn)算部151通知本處理結(jié)束時(shí)，電壓控制部152設(shè)定放大電路112，按超聲波發(fā)生裝置1的通常動(dòng)作中的放大率對(duì)振蕩電路113發(fā)出的交流信號(hào)進(jìn)行放大，將本處理結(jié)束通知頻率控制部143，在收到該通知后，頻率控制部143結(jié)束振蕩電路113的頻率控制(S39)。
如上所述，通過先基于諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)計(jì)算交點(diǎn)P的頻率fm，再計(jì)算交點(diǎn)P的阻抗Zm，來降低超聲波振子12及超聲波發(fā)生裝置1的制造偏差對(duì)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd的影響。
此時(shí)，在圖5及圖6所示的動(dòng)作中，為了測(cè)定阻抗Z而掃描的頻率范圍，由于目的是探索諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)，因此即使是以諧振點(diǎn)的頻率fr為中心的固定頻率范圍及以反諧振點(diǎn)的頻率fa為中心的固定頻率范圍即可。另外，以諧振點(diǎn)的頻率fr為中心的固定頻率范圍及以反諧振點(diǎn)的頻率fa為中心的固定頻率范圍時(shí)，也可縮小頻率間隔，其它范圍時(shí)，可加大頻率間隔。
而且，上述實(shí)施方式中，有負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特性和無負(fù)載時(shí)超聲波振子12的阻抗頻率特性的交點(diǎn)P的阻抗Zm，通過預(yù)先對(duì)兩個(gè)阻抗頻率特性進(jìn)行實(shí)際測(cè)定，來預(yù)先計(jì)算，基于該計(jì)算出的交點(diǎn)P的阻抗Zm以及測(cè)定部14測(cè)定出的阻抗Z計(jì)算應(yīng)驅(qū)動(dòng)超聲波振子12的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd。也可以采用以下結(jié)構(gòu)，預(yù)先計(jì)算阻抗頻率特性的傾斜a和交點(diǎn)P的頻率fm之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過測(cè)定部14測(cè)定以多個(gè)頻率f的電振蕩驅(qū)動(dòng)超聲波振子12時(shí)的多個(gè)阻抗Z，根據(jù)多個(gè)頻率f和多個(gè)阻抗Z計(jì)算阻抗頻率特性的傾斜a，基于計(jì)算出的阻抗頻率特性的傾斜a，計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd。包括無負(fù)載情況的同一負(fù)載時(shí)的阻抗頻率特性，由于諧振點(diǎn)的頻率fr和反諧振點(diǎn)的頻率fa之差，其間的阻抗Z的差大致相同，因此，根據(jù)諧振點(diǎn)和反諧振點(diǎn)之間的阻抗頻率特性的傾斜a計(jì)算交點(diǎn)P的頻率fm。
圖7是表示基于阻抗頻率特性的傾斜，先計(jì)算交點(diǎn)的頻率，再計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率時(shí)的流程圖。
首先，預(yù)先實(shí)際測(cè)定阻抗頻率特性的傾斜a和交點(diǎn)P的頻率fm之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將該對(duì)應(yīng)關(guān)系存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部16。然后，基于阻抗頻率特性的傾斜a，計(jì)算交點(diǎn)P的頻率fm，再計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd時(shí)，超聲波發(fā)生裝置1的各部的動(dòng)作如下。圖7中，基于阻抗頻率特性的傾斜a計(jì)算交點(diǎn)P的頻率fm，再計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理中的處理S41到處理S46，除為了測(cè)定阻抗Z而掃描的頻率范圍不同外，與使用圖3介紹的上述處理S11到處理S16相同，在此省略說明。
為了測(cè)定阻抗Z而掃描的頻率范圍，在上述處理S11到處理S16中，目的是探索給予交點(diǎn)P的頻率fm的阻抗Zm，因此，是以交點(diǎn)P的頻率fm為中心的固定的頻率范圍。但在該處理S41到處理S46中，由于目的是探索諧振點(diǎn)到反諧振點(diǎn)的阻抗頻率特性的傾斜a，因此是上述諧振點(diǎn)的頻率fr到反諧振點(diǎn)的頻率fa的范圍，至少包括2個(gè)測(cè)定點(diǎn)的頻率范圍即可。通過增加測(cè)定點(diǎn)，提高要計(jì)算的阻抗頻率特性的傾斜a的精度。
在處理S47中，阻抗運(yùn)算部142通知阻抗Z的測(cè)定結(jié)束時(shí)，控制部15的頻率運(yùn)算部151根據(jù)存儲(chǔ)部16中存儲(chǔ)的測(cè)定部14測(cè)定出的阻抗Z和頻率f的各組計(jì)算阻抗頻率特性的傾斜a，從存儲(chǔ)部16中預(yù)先存儲(chǔ)的阻抗頻率特性的傾斜a和交點(diǎn)P的頻率fm之間對(duì)應(yīng)關(guān)系中的阻抗頻率特性的傾斜a中選擇與計(jì)算出的阻抗頻率特性的傾斜a一致或最接近的阻抗頻率特性的傾斜a，獲取與所選阻抗頻率特性的傾斜a對(duì)應(yīng)的頻率fm。
接著，頻率運(yùn)算部151根據(jù)獲取的該頻率fm，使用特定公式計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd，將計(jì)算出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd通知驅(qū)動(dòng)頻率控制部153，同時(shí)，將目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理結(jié)束通知電壓控制部152(S48)。
頻率運(yùn)算部151通知目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理結(jié)束時(shí)，電壓控制部152設(shè)定放大電路112，按超聲波發(fā)生裝置1的通常動(dòng)作中的放大率對(duì)振蕩電路113發(fā)出的交流信號(hào)進(jìn)行放大，將目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理結(jié)束通知頻率控制部143，在收到該通知后，頻率控制部143結(jié)束振蕩電路113的頻率控制(S49)。通過以上動(dòng)作，目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理結(jié)束，超聲波發(fā)生裝置1的通常動(dòng)作被設(shè)定成可能的狀態(tài)。
通過采用以上結(jié)構(gòu)，在數(shù)點(diǎn)，最小情況下在2點(diǎn)測(cè)定阻抗即可，因此，能夠更快速地運(yùn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理。
而且，上述實(shí)施方式中，目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理在打開超聲波發(fā)生裝置1的電源時(shí)運(yùn)行，但并不局限于此。如，也可以是打開啟動(dòng)開關(guān)，超聲波發(fā)生裝置1發(fā)生超聲波的通過動(dòng)作過程狀態(tài)下運(yùn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理?；蛘?，也可以在打開電源開關(guān)，接通電源后，啟動(dòng)開關(guān)處理OFF的待機(jī)狀態(tài)下運(yùn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理。或者，在超聲波發(fā)生裝置1安裝有供電源的二次電池，具備充電功能時(shí)，在充電過程中也可以運(yùn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理。在上述動(dòng)作狀態(tài)、待機(jī)狀態(tài)以及充電狀態(tài)下的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理可以是1次，也可以按特定的時(shí)間(比如，啟動(dòng)后5分鐘間隔、啟動(dòng)后10分鐘間隔、啟動(dòng)后20分鐘間隔等)反復(fù)運(yùn)行。而且，目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理運(yùn)行結(jié)束后，也可以轉(zhuǎn)到通常的動(dòng)作。也可以采用以下結(jié)構(gòu)，為了計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd，測(cè)定所需阻抗Z，之后，轉(zhuǎn)到通常的動(dòng)作，在通常的動(dòng)作過程中使用該測(cè)定的阻抗Z運(yùn)算計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd的運(yùn)算。
另外，在上述實(shí)施方式中，也可以在運(yùn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理后，在存儲(chǔ)部16中存儲(chǔ)以目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd驅(qū)動(dòng)超聲波振子12時(shí)無負(fù)載狀態(tài)下阻抗Z或有負(fù)載狀態(tài)下的阻抗Z，在無負(fù)載或有負(fù)載狀態(tài)下通過測(cè)定部14測(cè)定超聲波振子12的驅(qū)動(dòng)過程中的阻抗z，控制部15對(duì)該測(cè)定的阻抗Z和存儲(chǔ)部16中存儲(chǔ)的阻抗Z進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷是否運(yùn)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理，根據(jù)該判斷結(jié)果運(yùn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理。
圖8是表示基于阻抗偏移判斷是否運(yùn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理動(dòng)作的流程圖。圖8(A)是表示阻抗的存儲(chǔ)動(dòng)作的流程圖；圖8(B)是表示目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理運(yùn)行判斷動(dòng)作的流程圖。
在圖8(A)中，首先，控制部15以最近的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理中計(jì)算出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd由驅(qū)動(dòng)部11來驅(qū)動(dòng)超聲波振子12(S51)。接著，測(cè)定部14測(cè)定處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下的超聲波振子12的阻抗Z，存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部16(S52)。
運(yùn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理時(shí)，在圖8(B)中，控制部15在有負(fù)載時(shí)或無負(fù)載情況下，按最近一次的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理計(jì)算出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd由驅(qū)動(dòng)部11來驅(qū)動(dòng)超聲波振子12(S61)。接著，測(cè)定部14測(cè)定處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下的超聲波振子12的阻抗Z，將測(cè)定結(jié)果通知存儲(chǔ)部15(S62)。接著，控制部15對(duì)存儲(chǔ)部16中存儲(chǔ)的阻抗Z和該測(cè)定的阻抗Z進(jìn)行比較，判斷比較結(jié)果、上述之差是否在特定的范圍以內(nèi)(S63)。
該判斷結(jié)果、差在特定范圍以內(nèi)時(shí)(Yes)，控制部15結(jié)束本處理，不運(yùn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理。即，以最近一次目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理中計(jì)算出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd來驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)生裝置1。
另一方面，在該判斷結(jié)果、差不在特定范圍以內(nèi)(No)時(shí)，控制部15運(yùn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理(S64)。即，以本次目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理中計(jì)算出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd來驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)生裝置1。
這里，圖8(A)及(B)所示的動(dòng)作在無負(fù)載或有負(fù)載的情況下運(yùn)行。所謂是無負(fù)載的情況還是有負(fù)載的情況，可通過圖4進(jìn)行理解，無負(fù)載時(shí)和有負(fù)載時(shí)流向超聲波振子12的電流不同，因此，通過測(cè)定流向超聲波振子12的電流就能夠作出判斷。
通過如上所述的動(dòng)作，在沒有周圍環(huán)境變化，諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)大致固定較為穩(wěn)定時(shí)，超聲波發(fā)生裝置1無需運(yùn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理。
而且，也可將這種超聲波發(fā)生裝置1應(yīng)用于超聲波美容裝置。圖9是表示超聲波發(fā)生裝置用于超聲波美容裝置例子的局部剖視圖。
圖9中，超聲波美容裝置20包括，機(jī)殼(收容容器)21、具備上述驅(qū)動(dòng)部11、測(cè)定部14、控制部15及存儲(chǔ)部16的電路塊22、具備上述超聲波振子12及喇叭13的粘接型超聲波振蕩塊23。機(jī)殼21比如由合成樹脂等構(gòu)成，包括使用時(shí)手握的把手21-1、安裝在把手21-1其中一端的振蕩部21-2。機(jī)殼21內(nèi)部，特別是把手21-1內(nèi)部安裝有電路塊22，振蕩部21-2的一個(gè)面(正面)上安裝有超聲波振蕩塊23，需保證喇叭13的放射面直接或通過超聲波傳輸構(gòu)件31接觸到肌膚等對(duì)象物O。
由于上述超聲波美容裝置20中組裝有上述超聲波發(fā)生裝置，因此，能夠穩(wěn)定地以目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd發(fā)生超聲波。因此，超聲波美容裝置20能夠有效地對(duì)對(duì)象物O給予美容效果。特別是通過使用藥物有效地作用于肌膚，實(shí)現(xiàn)美麗肌膚。
這里，阻抗如上所述處于(阻抗)＝(電壓)/(電流)的關(guān)系中，因此，已知電壓時(shí)的電流以及已知電流時(shí)的電壓與阻抗是等價(jià)的，從該意思上講，包括在阻抗中。即，取代阻抗，在電壓已知的情況下可以利用電流。另外，取代阻抗，在電流已知的情況下，可以利用電壓。
如上所述，本說明書介紹了各種發(fā)明。其中的主要發(fā)明匯總?cè)缦隆?br> 本發(fā)明其中一種實(shí)施方式涉及的超聲波發(fā)生裝置的特征是，包括，生成電振蕩的驅(qū)動(dòng)部；將上述驅(qū)動(dòng)部生成的上述電振蕩轉(zhuǎn)換成超聲波的機(jī)械振蕩的超聲波振子；一個(gè)面上接合上述超聲波振子，將上述超聲波振子轉(zhuǎn)換的上述超聲波的機(jī)械振蕩傳輸?shù)搅硪粋€(gè)面放射面的傳輸構(gòu)件；測(cè)定上述超聲波振子阻抗的測(cè)定部；基于應(yīng)傳輸上述超聲波的機(jī)械振蕩的對(duì)象物接觸上述傳輸構(gòu)件的負(fù)載時(shí)上述超聲波振子的阻抗頻率特性和應(yīng)傳輸上述超聲波的機(jī)械振蕩的對(duì)象物不接觸上述傳輸構(gòu)件的無負(fù)載時(shí)上述超聲波振子的阻抗頻率特性的交點(diǎn)上的阻抗以及上述測(cè)定部測(cè)定的阻抗，計(jì)算應(yīng)驅(qū)動(dòng)上述超聲波振子的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率，控制上述驅(qū)動(dòng)部，使得上述超聲波振子以該計(jì)算出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率振蕩的控制部。
以上結(jié)構(gòu)的超聲波發(fā)生裝置能夠以目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率穩(wěn)定地發(fā)生超聲波。因此，超聲波發(fā)生裝置能夠有效地對(duì)對(duì)象物O實(shí)施超聲波處理。
而且，上述超聲波發(fā)生裝置的特征是，上述測(cè)定部基于上述驅(qū)動(dòng)部在上述超聲波振子上施加固定振幅的電壓時(shí)流入上述超聲波振子的電流值來測(cè)定上述阻抗。
通過上述結(jié)構(gòu)的超聲波發(fā)生裝置，使用(阻抗)＝(電壓)/(電流)的關(guān)系，很容易地測(cè)定阻抗。
另外，上述超聲波發(fā)生裝置的特征是，上述交點(diǎn)的阻抗是預(yù)先測(cè)定應(yīng)傳輸上述超聲波的機(jī)械振蕩的對(duì)象物接觸上述傳輸構(gòu)件的有負(fù)載時(shí)上述超聲波振子的阻抗頻率特性及應(yīng)傳輸上述超聲波的機(jī)械振蕩的對(duì)象物不接觸上述傳輸構(gòu)件的無負(fù)載時(shí)上述超聲波振子的阻抗頻率特性，根據(jù)該測(cè)定結(jié)果預(yù)先計(jì)算出的值。
上述結(jié)構(gòu)的超聲波發(fā)生裝置，由于事先計(jì)算出交點(diǎn)的阻抗，因此能夠以適合該超聲波發(fā)生裝置的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd，穩(wěn)定地發(fā)生超聲波。
而且，上述超聲波發(fā)生裝置中，上述控制部還具有如下特征，上述測(cè)定部測(cè)定上述超聲波振子的阻抗頻率特性中的諧振頻率及反諧振頻率，基于該測(cè)定到的諧振頻率及反諧振頻率計(jì)算上述交點(diǎn)的阻抗。
在上述結(jié)構(gòu)的超聲波發(fā)生裝置中，由于基于實(shí)際測(cè)量的諧振頻率及反諧振頻率計(jì)算交點(diǎn)的阻抗，因此，降低了因超聲波振子及超聲波發(fā)生裝置的制造偏差對(duì)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率的影響。
而且，上述超聲波發(fā)生裝置中，上述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率以與上述交點(diǎn)的頻率相關(guān)的線性函數(shù)進(jìn)行表述，上述控制部的特征是，使用上述線性函數(shù)計(jì)算上述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率。
以上結(jié)構(gòu)的超聲波發(fā)生裝置中，目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd表述為與交點(diǎn)P的頻率fm相關(guān)的線性函數(shù)，因此，計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd的運(yùn)算處理就變得簡(jiǎn)單，可在短時(shí)間內(nèi)運(yùn)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd。
另外，上述超聲波發(fā)生裝置中，上述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率的特征是，該頻率是距離諧振點(diǎn)或反諧振點(diǎn)考慮到外部因素影響阻抗頻率特性變動(dòng)幅度的頻率。
上述結(jié)構(gòu)的超聲波發(fā)生裝置，如上所述，在需要通過設(shè)定目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd，判斷是無負(fù)載的情況還是有負(fù)載的情況時(shí)，可通過目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率fd來測(cè)定正在驅(qū)動(dòng)的超聲波振子的阻抗Z，很容易地對(duì)是有負(fù)載的情況還是無負(fù)載的情況作出判別。
而且，在上述超聲波發(fā)生裝置中，上述控制部的特征是，上述測(cè)定部以多個(gè)頻率的電振蕩對(duì)驅(qū)動(dòng)上述超聲波振子的情況時(shí)的多個(gè)阻抗進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)上述多個(gè)頻率和上述多個(gè)頻率計(jì)算阻抗頻率的傾斜，基于計(jì)算出的阻抗頻率特性的傾斜，計(jì)算上述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率。
在上述結(jié)構(gòu)的超聲波發(fā)生裝置中，由于基于阻抗頻率特性的傾斜計(jì)算目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率，因此，只需測(cè)定數(shù)個(gè)點(diǎn)，最小情況時(shí)，是2個(gè)點(diǎn)的阻抗Z即可，因此，能夠更快速地運(yùn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理。
另外，上述超聲波發(fā)生裝置的特征是，還具備存儲(chǔ)以上述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率驅(qū)動(dòng)上述超聲波振子時(shí)上述無負(fù)載時(shí)的阻抗或上述有負(fù)載時(shí)的阻抗的存儲(chǔ)部；上述控制部在上述無負(fù)載時(shí)或上述有負(fù)載時(shí)，以上述測(cè)定部測(cè)定上述超聲波振子在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下的阻抗，對(duì)該測(cè)定出的阻抗和上述存儲(chǔ)部中存儲(chǔ)的阻抗進(jìn)行比較，根據(jù)該比較結(jié)果，判斷是否計(jì)算上述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率，根據(jù)該判斷結(jié)果計(jì)算上述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率。
上述結(jié)構(gòu)的超聲波發(fā)生裝置，在沒有周圍環(huán)境變化，諧振點(diǎn)及反諧振點(diǎn)大致固定較為穩(wěn)定時(shí)，無需運(yùn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率運(yùn)算處理。
而且，本發(fā)明其它實(shí)施方式涉及的超聲波美容裝置的特征是使用了上述超聲波發(fā)生裝置中的其中之一。
以上結(jié)構(gòu)的超聲波美容裝置能夠以目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率穩(wěn)定地發(fā)生超聲波。因此，超聲波美容裝置能夠有效地對(duì)對(duì)象物O給予美容效果。
為了介紹本申請(qǐng)發(fā)明，前面參照附圖，通過實(shí)施方式進(jìn)行了恰當(dāng)、充分地說明。作為同行應(yīng)認(rèn)識(shí)到能夠很簡(jiǎn)單地對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行更改及/或改進(jìn)。因此，由同行實(shí)施的更改實(shí)施方式或改進(jìn)方案，只要沒有超出權(quán)利要求書中的權(quán)利范圍，就可以解釋為該更改方案或改進(jìn)方案包括在相應(yīng)權(quán)利要求書的權(quán)利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超聲波發(fā)生裝置，其特征在于，包括，生成電振蕩的驅(qū)動(dòng)部；將上述驅(qū)動(dòng)部生成的上述電振蕩轉(zhuǎn)換成超聲波的機(jī)械振蕩的超聲波振子；一個(gè)面上接合上述超聲波振子，將上述超聲波振子轉(zhuǎn)換的上述超聲波的機(jī)械振蕩傳輸?shù)搅硪粋€(gè)面上的放射面上的傳輸構(gòu)件；測(cè)定上述超聲波振子的阻抗的測(cè)定部；基于應(yīng)傳輸上述超聲波的機(jī)械振蕩的對(duì)象物接觸上述傳輸構(gòu)件的有負(fù)載時(shí)上述超聲波振子的阻抗頻率特性和應(yīng)傳輸上述超聲波的機(jī)械振蕩的對(duì)象物不接觸上述傳輸構(gòu)件的無負(fù)載時(shí)上述超聲波振子的阻抗頻率特性的交點(diǎn)上的阻抗以及上述測(cè)定部測(cè)定的阻抗，計(jì)算應(yīng)驅(qū)動(dòng)上述超聲波振子的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率，控制上述驅(qū)動(dòng)部，使得上述超聲波振子以算出的該目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率振蕩的控制部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波發(fā)生裝置，其特征在于，上述測(cè)定部基于上述驅(qū)動(dòng)部在上述超聲波振子上施加固定振幅的電壓時(shí)流入上述超聲波振子的電流，測(cè)定上述阻抗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波發(fā)生裝置，其特征在于，上述交點(diǎn)的阻抗是預(yù)先測(cè)定應(yīng)傳輸上述超聲波的機(jī)械振蕩的對(duì)象物接觸上述傳輸構(gòu)件的有負(fù)載時(shí)上述超聲波振子的阻抗頻率特性及應(yīng)傳輸上述超聲波的機(jī)械振蕩的對(duì)象物不接觸上述傳輸構(gòu)件的無負(fù)載時(shí)上述超聲波振子的阻抗頻率特性，根據(jù)該測(cè)定結(jié)果預(yù)先計(jì)算出的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波發(fā)生裝置，其特征在于，上述控制部還由上述測(cè)定部測(cè)定上述超聲波振子的阻抗頻率特性中的諧振頻率及反諧振頻率，基于該測(cè)定到的諧振頻率及反諧振頻率計(jì)算上述交點(diǎn)的阻抗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波發(fā)生裝置，其特征在于，上述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率表述為與上述交點(diǎn)的頻率相關(guān)的線性函數(shù)；上述控制部使用上述線性函數(shù)計(jì)算上述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波發(fā)生裝置，其特征在于，上述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率是距離反諧振點(diǎn)或諧振點(diǎn)幅度為考慮到外部因素對(duì)阻抗頻率特性變化影響的頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波發(fā)生裝置，其特征在于，上述控制部由上述測(cè)定部測(cè)定以多個(gè)頻率的電振蕩對(duì)驅(qū)動(dòng)上述超聲波振子的情況時(shí)的多個(gè)阻抗，根據(jù)上述多個(gè)頻率和上述多個(gè)頻率計(jì)算阻抗頻率的傾斜，基于計(jì)算出的阻抗頻率特性的傾斜，計(jì)算上述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波發(fā)生裝置，其特征在于，還包括存儲(chǔ)以上述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率驅(qū)動(dòng)上述超聲波振子時(shí)上述無負(fù)載時(shí)的阻抗或上述有負(fù)載時(shí)的阻抗的存儲(chǔ)部；上述控制部由上述測(cè)定部對(duì)上述無負(fù)載時(shí)或上述有負(fù)載時(shí)在上述超聲波振子的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下的阻抗進(jìn)行測(cè)定，對(duì)測(cè)定的該阻抗和存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)部中的阻抗進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果判斷是否計(jì)算上述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率，根據(jù)該判斷結(jié)果計(jì)算上述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率。
9.一種超聲波美容裝置，其特征在于，使用權(quán)利要求1至權(quán)利要求8中任一項(xiàng)所述的超聲波發(fā)生裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能穩(wěn)定地以目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率發(fā)生超聲波的超聲波發(fā)生裝置及使用該超聲波發(fā)生裝置的超聲波美容裝置。本發(fā)明的超聲波發(fā)生裝置(1)，包括生成電振蕩的驅(qū)動(dòng)部(11)、將驅(qū)動(dòng)部(11)生成的電振蕩轉(zhuǎn)換成超聲波的機(jī)械振蕩的超聲波振子(12)、一個(gè)面接合超聲波振子(12)，將超聲波振子(12)轉(zhuǎn)換成的超聲波機(jī)械振蕩傳輸?shù)搅硪粋€(gè)面上的放射面的喇叭(13)、測(cè)定超聲波振子(12)的阻抗的測(cè)定部(14)、基于有負(fù)載時(shí)的超聲波振子(12)的阻抗頻率特性和無負(fù)載時(shí)的超聲波振子(12)的阻抗頻率特性的交點(diǎn)上的阻抗以及測(cè)定部(14)測(cè)定的阻抗，計(jì)算應(yīng)驅(qū)動(dòng)超聲波振子(12)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率，控制驅(qū)動(dòng)部(11)，使得超聲波振子(12)以計(jì)算出的該目標(biāo)驅(qū)動(dòng)頻率振蕩的控制部(15)。
文檔編號(hào)A61H23/02GK1939606SQ20061013188
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
發(fā)明者齊田至, 布村真人 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社