一种应用于激光磁场理疗仪的磁场强度线性控制方法与流程

1.本发明涉及一种磁场强度线性控制方法，特别涉及一种应用于激光磁场理疗仪的磁场强度线性控制方法，属于医疗器械领域。


背景技术：

2.理疗仪是利用放射出来的光能源，照射在皮肤上达到缓解疼痛的设备，利用电磁场，达到缓解肌肉疼痛目的的设备。激光磁场理疗仪是一种结合了 650nm 激光和脉冲强磁刺激两种功能的创新理疗设备，磁场改变时，会产生一个感应电场来阻碍磁场的变化，这种感应电场生成了一种涡形电流，可刺激神经或肌肉。可以非侵入、无创伤、靶向治疗骨关节疾病、软组织损伤、神经功能康复、盆底功能障碍、泌尿疾病等，成为临床无创、非侵入治疗众多顽固疾病的有效治疗手段。激光治疗可以让病人没有痛苦，不会给病人造成新的创伤，不仅如此，激光磁场理疗仪操作时间短，同时临床证明，其治疗效果是比较显著的，所以激光磁场理疗仪是很有用的。
3.但现有激光磁场理疗仪虽然标注有最大磁场强度和磁场强度调节功能，但不能精确输出磁场强度，不能线性输出磁场强度，只是在调节磁场的等级，不能直接反应磁场的输出大小，不直观，不便于医护进行定量控制。因此，有必要提供一种激光磁场理疗仪的磁场强度线性控制方法来解决上述问题。


技术实现要素：

4.针对现有激光磁场理疗仪不能精确输出磁场强度、不能线性输出磁场强度的问题，本发明提供一种应用于激光磁场理疗仪的磁场强度线性控制方法，其目的是实现激光磁场理疗仪的磁场输出强度精确控制，可以帮助医师在面对不同病况时，选用合适的磁场强度来治疗，将使康复治疗的过程更加合理。
5.本发明的技术方案是：一种应用于激光磁场理疗仪的磁场强度线性控制方法，将电压u分为100等分，计算出对应的占空比d，将这100个值和对应的强度等级值组合成一个表格，存放到flash中，以实现磁场强度的均匀输出；其具体是由某一占空比d的pwm与电压采集模块输出的信号vf作比较从而产生控制信号i2，然后充电模块根据控制信号i2产生相应的输出电压vo，最后由放电模块产生相应磁场强度；磁场强度调节时，只需控制pwm信号的占空比，就可以实现输出强度控制；通过参数的调节可以实现磁场强度线性变化；进一步，所述pwm信号经过rc滤波后生成v
p
模拟信号并输入到运算放大器及其控制模块中；进一步，电压采集模块根据采集到的输出电压vo生成模拟信号vf并输入到运算放大器及其控制模块，运算放大器及其控制模块会比较模拟信号v
p
和vf，从而产生控制信号i2；
进一步，控制信号i2作为输入信号进入到充电模块，充电模块根据控制信号i2产生输出电压v
o，
同时给储能电容c充电，以上过程不断重复直至达到动态平衡状态。
6.本发明具有的积极效果是：通过将电压u分为100等分，计算出对应的占空比d，将这100个值和对应的强度等级值组合成一个表格，存放到flash中，可以实现磁场强度的均匀输出；然后通过参数的调节可以实现磁场强度线性变化，本专利的磁场强度线性控制方法，实现了激光磁场理疗仪的磁场输出强度精确把控，可以帮助医师在面对不同病况时，选用合适的磁场强度来治疗，使康复治疗的过程更加合理。
附图说明
7.图1 本发明的方框示意图。
8.图2 本发明的电路原理图。
9.图3 rlc阻尼振荡图。
具体实施方式
10.以下结合附图对本发明的技术方案和应用做进一步阐述。
[0011] 本发明的技术方案是：一种应用于激光磁场理疗仪的磁场强度线性控制方法，图1 是本发明的方框示意图，图2 是本发明的电路原理图，将电压u分为100等分，计算出对应的占空比d，将这100个值和对应的强度等级值组合成一个表格，存放到flash中，以实现磁场强度的均匀输出；具体是由某一占空比d的pwm与电压采集模块输出的信号vf作比较从而产生控制信号i2，然后充电模块根据控制信号i2产生相应的输出电压vo，最后由放电模块产生相应磁场强度；磁场强度调节时，只需控制pwm信号的占空比，就可以实现输出强度控制；通过参数的调节可以实现磁场强度线性变化。
[0012]
参照图1-图2，所述pwm信号经过rc滤波后生成v
p
模拟信号并输入到运算放大器及其控制模块中；电压采集模块根据采集到的输出电压vo生成模拟信号vf并输入到运算放大器及其控制模块，运算放大器及其控制模块会比较模拟信号v
p
和vf，从而产生控制信号i2。
[0013]
参照图1-图2，控制信号i2作为输入信号进入到充电模块，充电模块根据控制信号i2产生输出电压v
o，
同时给储能电容c充电，以上过程不断重复直至达到动态平衡状态。
[0014]
本发明的工作原理由电磁原理的公式公式中h:磁场强度n:励磁线圈的匝数i：励磁电流：线圈的有效磁路长度由于线圈的匝数n，均为固定值，所以只要得到电流i的关系就可以得到磁场强度h，通常我们往往关心在一次充放电周期内产生磁场强度的最大值h
max，
所以在rlc振荡周期中，当电流取得最大值时，磁场强度取得最大值。
[0015]
由电压采集模块可知若有pwm幅值为v
pwm
，占空比为d，根据控制原理可知，为了维持输出电压vo不变，则有整理上式得：因为r1、r2和v
pwm
都是定值，所以输出电压vo与占空比d成线性关系在rlc阻尼振荡模型中，由基尔霍夫第二定律可知：解二阶线性常系数微分方程可得：解二阶线性常系数微分方程可得：其中，其中，设初始条件t=0时，综上，则有：整理得：
上式中通常r值非常小，往往有所以上式振荡频率为：其周期为：图3是rlc阻尼振荡图，由rlc阻尼振荡模型可知，当t=t/4时，i取得最大值i
max
。
[0016]
此时有所以若设则有：因为k为定值，所以磁场强度h与占空比d成线性关系，每一个d可以对应一个磁场强度。
实施例
[0017]
假设某台激光磁场理疗仪输出1t(磁感应强度单位)磁场强度时对应的pwm占空比为40%。
[0018]
当医师根据患者病情选择1t磁场强度作康复治疗时，首先在上位机模块选择1t磁场强度模。
[0019]
当医师确认输出后，如附图1、如附图2所示，上位机模块输出控制信号i1给pwm输出模块，位于pwm输出模块里的控制芯片会读取事先存放到flash中的1t磁场强度相关数据，然后pwm输出模块会持续输出占空比为40%、幅值特定的pwm（pulse width modulation）简称脉宽调制信号（当输出磁场强度不变时，该pwm信号不变）。
[0020]
该pwm（pulse width modulation）信号经过rc滤波（使用无源元件电阻器和电容器组合成的滤波电路）后生成v
p
模拟信号并输入到运算放大器及其控制模块中。同时，电压采集模块根据采集到的输出电压vo生成模拟信号vf并输入到运算放大器及其控制模块，运算放大器及其控制模块会比较模拟信号v
p
和vf，从而产生控制信号i2。
[0021]
最后，控制信号i2作为输入信号进入到充电模块，充电模块根据控制信号i2产生输出电压v
o，
同时给储能电容c充电，以上过程不断重复直至达到动态平衡状态。
[0022]
此时，输出电压vo保持不变，即储能电容c上电压不变，达到预定电压。当储能电容c充满电（达到预定电压）后，充电模块被关闭不再输出能量（给储能电容c），同时sw1闭合，磁场发生模块形成通路，电容电压能量转移到电感l和电阻r上（能量主要转移到电感l上）。转移到电感l上的能量通过电感l产生磁场，转移到电阻r上能量成为热能损耗掉。
[0023]
储能电容c上的能量转移完毕后，电感l上的能量开始向储能电容c和电阻r转移（能量主要转移到储能电容c上），以此不断振荡直至所有的能量都被电阻r消耗掉，这就是发生在磁场放电模块里的rlc阻尼振荡，其中电感l所产生的最大磁场强度即我们需要的1t磁场强度。
[0024]
当医师根据患者病情需要选择不同磁场强度进行康复治疗时，与上述过程相同，在上位机模块选择所需的磁场强度模式即可，此处不再赘述。
[0025]
本发明通过将电压u分为100等分，计算出对应的占空比d，将这100个值和对应的强度等级值组合成一个表格，存放到flash中，可以实现磁场强度的均匀输出；然后通过参数的调节可以实现磁场强度线性变化，这种磁场强度线性控制方法，实现了激光磁场理疗仪的磁场输出强度精确把控，可以帮助医师在面对不同病况时，选用合适的磁场强度来治疗，使康复治疗的过程更加合理。

技术特征：
1.一种应用于激光磁场理疗仪的磁场强度线性控制方法，其特征在于：将电压u分为100等分，计算出对应的占空比d，将这100个值和对应的强度等级值组合成一个表格，存放到flash中，以实现磁场强度的均匀输出；其具体是由某一占空比d的pwm与电压采集模块输出的信号v
f
作比较从而产生控制信号i2，然后充电模块根据控制信号i2产生相应的输出电压v
o
，最后由放电模块产生相应磁场强度；磁场强度调节时，只需控制pwm信号的占空比，就可以实现输出强度控制；通过参数的调节可以实现磁场强度线性变化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述pwm信号经过rc滤波后生成v
p
模拟信号并输入到运算放大器及其控制模块中。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电压采集模块根据采集到的输出电压v
o
生成模拟信号v
f
并输入到运算放大器及其控制模块，运算放大器及其控制模块会比较模拟信号v
p
和v
f
，从而产生控制信号i2。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述控制信号i2作为输入信号进入到充电模块，充电模块根据控制信号i2产生输出电压v
o，
同时给储能电容c充电，以上过程不断重复直至达到动态平衡状态。

技术总结
一种应用于激光磁场理疗仪的磁场强度线性控制方法，属于医疗器械领域。磁场强度线性控制方法是将电压分为100等分，计算出对应的占空比，将这100个值和对应的强度等级值组合存放到Flash中，以实现磁场强度的均匀输出；通过参数的调节可以实现磁场强度线性变化。本发明的优点是：现有激光磁场理疗仪磁场强度调节都是在某个范围内不连续的调节，不是线性输出，不能调节出特定强度的磁场，不利于医师对病况治疗的掌控。本方法提出的磁场强度线性控制方法，实现了激光磁场理疗仪的磁场输出强度精确把控，可以帮助医师在面对不同病况时，选用合适的磁场强度来治疗，使康复治疗的过程更加合理。加合理。加合理。


技术研发人员：何永正 王泽伟 王晓磊
受保护的技术使用者：河南翔宇医疗设备股份有限公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/7/22