色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
电子发烧友
开通电子发烧友VIP会员 尊享10大特权
海量资料免费下载
精品直播免费看
优质内容免费畅学
课程9折专享价
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

采用嵌入式操作系統(tǒng)和PID控制技術(shù)實現(xiàn)智能微波治療儀的設(shè)計

電子設(shè)計 ? 來源:微計算機信息 ? 作者:楊雪鋒,李威,李 ? 2021-04-20 10:32 ? 次閱讀
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

作者:楊雪鋒,李威,李允彩,許娟 來源:微計算機信息

本文主要闡述了醫(yī)用微波治療儀的智能系統(tǒng)的設(shè)計。簡要介紹了微波治療儀的組成原理及其功能,并詳細描述了該微波治療儀智能化自動控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計內(nèi)容,同時對微波治療儀的一些組成部件進行了相應(yīng)的介紹。通過PID 調(diào)節(jié)和分段擬合對微波治療儀的智能化控制,使得此微波治療儀工作運行比沒有利用此控制方案的情況更加穩(wěn)定可靠,測試結(jié)果也表明該設(shè)計是切實可行。同時開發(fā)了上位機軟件,為復(fù)診以及治療效果的統(tǒng)計分析提供了一個平臺。

1 引言

微波治療是臨床上一種新的治療手段,其設(shè)備簡單,治療效果明顯,使用安全,并發(fā)癥少,對組織損傷小,因此得到醫(yī)務(wù)界的肯定。微波治療儀是利用微波在人體產(chǎn)生的熱對患者的病變部位進行輻射,從而達到治療目的,鑒于其治療效果顯著,是當今發(fā)展無損傷治療的理想醫(yī)療設(shè)備。目前各醫(yī)院使用的微波治療儀進口的占多數(shù),普遍存在體積大、價格昂貴、操作復(fù)雜等缺點,而國內(nèi)生產(chǎn)的微波治療儀技術(shù)還需更新、輸出功率穩(wěn)定性欠佳,致使治療效果不明顯,缺乏一些必要的保護措施,這使得整個系統(tǒng)的安全性不是很好,智能化程度不理想,使用操作起來顯得不方便。所以有必要對其進行重新設(shè)計,尤其在安全性和控制系統(tǒng)方面要使用新的設(shè)計方法,以達到最佳效果。

本文所設(shè)計的智能微波治療儀有以下特點:(1)控制系統(tǒng)在硬件上使用了過載保護,軟件上采用了PID 控制加分段擬合的方法,使治療儀的安全性能和輸出功率有了根本性的改變;(2)在軟件的設(shè)計中采用了嵌入式操作系統(tǒng),使整個微波治療系統(tǒng)的可操作性能,安全性能以及穩(wěn)定性都達到了一個新的高度。

2 微波治療機理

微波是頻率為300“300000MHz 波長1mm”1m 的超高頻電磁波,屬于非電離輻射。微波

技術(shù)在醫(yī)療診斷和治療兩方面發(fā)揮重要作用。

在微波治療過程中,根據(jù)采用的微波功率密度的不同,而區(qū)分出熱效應(yīng)治療和非熱效應(yīng)治療。目前,熱效應(yīng)治療機制較為明確。其治療機制是:人體組織內(nèi)大部分是由水和蛋白質(zhì)等極性分子組成,在微波電場力矩的作用下,極性分子沿著微波電場的方向進行有序排列的取向運動,并隨著高頻電場的交變而來回轉(zhuǎn)動,在轉(zhuǎn)動的過程中與相鄰的分子產(chǎn)生類似摩擦碰撞而生成熱量。使受照射部位機體組織溫度上升,使血管,微血管擴張,達到加快新陳代謝過程,改善局部營養(yǎng),增強組織修復(fù)與再生能力的目的。與其它的熱療方法不同,微波加熱的熱源不是從外部傳導(dǎo),而是由生物組織本身產(chǎn)生的,這種熱作用效率高,均衡性熱穩(wěn)定性好[4-6]。

3 系統(tǒng)組成及原理框圖

利用微波致熱效應(yīng)治療原理,把生物體置于微波輻射場中完成治療過程。儀器主要由開關(guān)高壓源、磁控管、線性電源、波導(dǎo)、微波探頭、傳感器微控制器等組成。脈寬調(diào)制式開關(guān)高壓電源產(chǎn)生磁控管所需的高壓,通過對高壓直流電流的反饋控制,來穩(wěn)定磁控管的輸出功率,線性電源則提供穩(wěn)定的直流電壓給燈絲供電。磁控管采用醫(yī)療專用磁控管,波導(dǎo)(微波電纜)用來傳輸微波,微波探頭插入病人患部組織里面進行治療。傳感器用來監(jiān)測磁控管的輸出功率。微控制器控制用來整個系統(tǒng)的正常運行。

通過一個全橋整流器和一個比較器,將正弦交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗芯匦尾ǎ诰匦尾ǖ南陆笛兀凑医涣麟姷倪^零點,系統(tǒng)將收到中斷申請,表示可以觸發(fā)可控硅和繼電器,合適的觸發(fā)點則由系統(tǒng)控制,以達到所要求的功率。功率傳感器采集磁控管的輸出,用來監(jiān)測輸出功率值,組成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時傳感器的輸出端還連在硬件保護電路上,如果控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障,輸出不受控制,則可能造成輸出功率超出本儀器所要求的范圍,此時,由硬件保護電路將檢測到輸出超標信號,將輸出強行關(guān)斷,以增強系統(tǒng)的可靠性。在治療結(jié)束后,上位機軟件將輸出此次治療的相關(guān)信息,并保存到數(shù)據(jù)庫,以備復(fù)診使用和進行治療效果的統(tǒng)計分析。

微波治療儀的系統(tǒng)原理框圖如圖 1 所示。

o4YBAGB7myOAakofAACQQb7W5Ag131.png

4 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是整個治療儀器的核心,所有的控制指令都由它發(fā)出,所以控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性設(shè)計是整個設(shè)計的關(guān)鍵。

為了增強儀器的可靠性和抗干擾性,使用了專門的硬件保護電路,當硬件出現(xiàn)故障,微波的輸出不受控制,在其功率超過設(shè)定值后,硬件保護電路將被觸發(fā),自動關(guān)斷輸出,提高了整個微波治療儀的安全性。在軟件設(shè)計上采用了嵌入式操作系統(tǒng),使整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性有了較大的提高。為了提高控制的可靠性和快速響應(yīng)的性能,使用了PID閉環(huán)控制,同時微波管的輸出功率受到電網(wǎng)電壓,工作溫度和工作時間等多方面的影響,其輸出具有非線性、滯后、時變等特點,所以將傳感器的輸入進行分段擬合,并且在各段設(shè)置了不同的校正系數(shù),使輸出更加平穩(wěn)。

4.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

硬件主要分為以下幾個部分。電源為控制系統(tǒng)提供電源;鍵盤和 LCD 顯示電路完成人機對話功能;磁控管的控制電路根據(jù)程序指令的要求達到對病人不同疾病的治療效果;硬件保護電路對控制系統(tǒng)出現(xiàn)的故障提供了可靠的保護;功率傳感器和AD 轉(zhuǎn)換器對微波管的輸出進行監(jiān)控;輸出驅(qū)動則由繼電器和可控硅同時完成;通訊電路完成控制器和上位機的信息交換;蜂鳴器驅(qū)動電路結(jié)合發(fā)光二極管共同對預(yù)熱結(jié)束、治療結(jié)束和故障進行報警工作。

硬件組成框圖如圖 2 所示:

pIYBAGB7myyAKaqPAACEyv17fqI441.png

4.1.1 電源和人機交互電路

為了防止干擾從電源竄入,電源由開關(guān)電源和濾波電路組成,抗干擾性能較好。為了方便操作,設(shè)置了治療理療轉(zhuǎn)換鍵,工作暫停鍵,功率調(diào)節(jié)鍵,時間調(diào)節(jié)鍵和復(fù)位鍵;顯示采用液晶屏幕加LED 指示燈,用來顯示當前功率、時間和治療狀態(tài)等信息。

4.1.2 磁控管的控制和驅(qū)動電路

磁控管是微波的發(fā)射源,由陽極、諧振腔、陰極和磁場組成,當給磁控管燈絲加上3.3V直流燈絲電壓,使陰極加熱,同時陽極和陰極之間加2000V 左右的直流高壓,陰極所發(fā)射的電子在強磁場作用下飛向陽極,陽極上有多個小的諧振腔,當電子打到陽極之前在這些諧振腔內(nèi)發(fā)生振蕩,諧振頻率約為2450MHz。在治療開始之后,閉合繼電器,可控硅在過零點之后觸發(fā),控制微波的強度。同時功率傳感器開始工作,監(jiān)測微波強度。當可控硅擊穿或者出現(xiàn)其它故障,系統(tǒng)不能控制磁控管的輸出時,功率傳感器采集到的值大于安全功率的上限,當斷開可控硅無效的情況下,硬件保護電路動作,關(guān)閉繼電器,斷開高壓電源,同時報警,提醒操作人員儀器出現(xiàn)故障。

4.1.3 報警和通訊電路

報警電路主要由發(fā)光二極管和蜂鳴器組成。當治療結(jié)束或者是出現(xiàn)故障時,報警電路動作,將目前狀態(tài)以聲光方式通知操作人員。通訊電路主要負責本儀器與上位機之間的數(shù)據(jù)通訊,在治療完畢之后,將此次治療的相關(guān)信息上傳至上位機。

4.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)軟件包括上位機和儀器軟件兩部分。上位機軟件使用VB 編寫,主要記錄治療的信息,以便復(fù)診和對治療效果的統(tǒng)計分析。微控制器部分采用MicroC/OS-II 嵌入式操作系統(tǒng),使整個控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗干擾性能大大增強,同時加快了設(shè)計速度并且代碼易于維護。

在治療狀態(tài)下,首先閉合繼電器,然后檢測電壓的過零點,在過零點之后延時觸發(fā)可控硅,延時時間由輸出驅(qū)動電路和功率傳感器組成PID 閉環(huán)系統(tǒng)控制。由于微波管的輸出不是成線性變化的,所以將傳感器的輸入用不同的校正系數(shù)進行分段校正、擬合后,再用于PID調(diào)節(jié)。提高了控制系統(tǒng)的可靠性和快速響應(yīng)能力,并且使輸出更加平穩(wěn)。

程序流程圖如圖 3 所示。

o4YBAGB7mzeAIwwdAABzGpx_TWg531.png

5 結(jié)語

本文作者創(chuàng)新點:該微波功率的控制方案從根本上解決了微波輸出功率的失調(diào)問題。硬件上增加的保護電路使儀器的安全性能有了很大的提高,控制策略采用了分段擬合加PID控制融合的方法,既有線性化好的特點,又有PID 控制精度高、穩(wěn)定性好的優(yōu)點,克服了微波功率控制中非線性,滯后,時變等帶來的困難。

責任編輯:gt

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 嵌入式
    +關(guān)注

    關(guān)注

    5150

    文章

    19665

    瀏覽量

    317457
  • 操作系統(tǒng)
    +關(guān)注

    關(guān)注

    37

    文章

    7147

    瀏覽量

    125572
  • PID
    PID
    +關(guān)注

    關(guān)注

    37

    文章

    1482

    瀏覽量

    88015
收藏 5人收藏
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

    評論

    相關(guān)推薦
    熱點推薦

    基于實時操作系統(tǒng)嵌入式控制器的設(shè)計

    摘要:本文基于atmega16微處理器和AVRX嵌入式實時操作系統(tǒng)設(shè)計并完成了水秋千的嵌入式控制器.為實現(xiàn)高級
    發(fā)表于 04-27 21:41

    linux系統(tǒng)可以在arm上面開發(fā)一個低頻脈沖治療儀嵌入式設(shè)備...

    linux系統(tǒng)可以在arm上面開發(fā)一個低頻脈沖治療儀嵌入式設(shè)備嗎?
    發(fā)表于 04-15 16:34

    什么是嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)存管理技術(shù)

    還是一個開放性的操作系統(tǒng),這意味著幾乎所有的智能手機嵌入式操作系統(tǒng)都允許用戶安裝第三方程序。因此,在操作系統(tǒng)設(shè)計時還要綜合考慮編程的易用性及
    發(fā)表于 07-30 07:19

    RFID技術(shù)如何實現(xiàn)醫(yī)療器械的智能控制

    完成后收取一定的費用,并可根據(jù)患者的反饋記錄治療效果。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,修改治療儀控制模塊即可實現(xiàn)
    發(fā)表于 05-06 07:00

    采用嵌入式操作系統(tǒng)PID控制技術(shù)實現(xiàn)智能微波治療儀的設(shè)計

    達到最佳效果。本文所設(shè)計的智能微波治療儀有以下特點:(1)控制系統(tǒng)在硬件上使用了過載保護,軟件上采用P
    發(fā)表于 06-10 09:23

    短波治療儀功放電路與控制系統(tǒng)設(shè)計

    設(shè)計主要討論了短波治療儀的設(shè)計過程。該系統(tǒng)放大部分采用 27.12MHz 有源晶振作為射頻輸出單元,經(jīng)過功率放大器對輸入信號放大,由駐波比檢測模塊對系統(tǒng)輸出匹配狀態(tài)進行檢測,從而
    發(fā)表于 01-13 11:39

    智能微波治療儀及其控制系統(tǒng)設(shè)計

    本文主要闡述了醫(yī)用微波治療儀智能系統(tǒng)的設(shè)計。簡要介紹了微波治療儀的組成原理及其功能,并詳細描述
    發(fā)表于 06-18 11:03 ?115次下載

    基于嵌入式芯片89C51SND1C的電子治療儀設(shè)計

    通過對目前市場上電子治療儀的分析,在研究其電子治療儀工作原理及AT89C51SND1C的基礎(chǔ)上,提出了一種基于嵌入式器件AT89C51SND1C的電子治療儀設(shè)計方案,利用
    發(fā)表于 12-16 16:40 ?89次下載

    基于STM32的紅光治療儀控制系統(tǒng)

    文中基于STM32單片機,研究了紅光治療儀實現(xiàn)原理和控制系統(tǒng)設(shè)計。克服了市場上紅光治療儀存在的成本高、性能不穩(wěn)定、操作復(fù)雜、工作時間短等缺
    發(fā)表于 04-18 15:34 ?70次下載
    基于STM32的紅光<b class='flag-5'>治療儀</b><b class='flag-5'>控制系統(tǒng)</b>

    基于嵌入式器件AT89C51SND1C的電子治療儀設(shè)計

    基于嵌入式器件AT89C51SND1C的電子治療儀設(shè)計。
    發(fā)表于 01-20 17:13 ?139次下載

    嵌入式操作系統(tǒng)是什么_嵌入式操作系統(tǒng)有哪些

    驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標準化瀏覽器等。嵌入式操作系統(tǒng)負責嵌入式系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、任務(wù)調(diào)度,控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動。它必須體現(xiàn)
    發(fā)表于 04-08 14:36 ?2.1w次閱讀

    嵌入式操作系統(tǒng)如何應(yīng)用_嵌入式操作系統(tǒng)的組成

    本文首先介紹了入操作系統(tǒng)的特點,其次闡述了嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用,最后介紹了嵌入式操作系統(tǒng)的組成
    發(fā)表于 09-01 16:36 ?3743次閱讀

    嵌入式操作系統(tǒng)FreeRTOS的原理實現(xiàn)

    嵌入式操作系統(tǒng)FreeRTOS的原理實現(xiàn)(嵌入式開發(fā)工具使用實驗報告)-嵌入式操作系統(tǒng)FreeR
    發(fā)表于 07-30 12:03 ?31次下載
    <b class='flag-5'>嵌入式</b><b class='flag-5'>操作系統(tǒng)</b>FreeRTOS的原理<b class='flag-5'>實現(xiàn)</b>

    嵌入式操作系統(tǒng)

    嵌入式操作系統(tǒng)一、嵌入式操作系統(tǒng)概述1.1 嵌入式操作系統(tǒng)的特點1.2
    發(fā)表于 11-03 18:36 ?46次下載
    <b class='flag-5'>嵌入式</b><b class='flag-5'>操作系統(tǒng)</b>

    什么是嵌入式操作系統(tǒng)

    嵌入式操作系統(tǒng)通常在嵌入式系統(tǒng)中工作。嵌入式系統(tǒng)是支持機器的計算機。它在更大的機器上執(zhí)行一項任
    的頭像 發(fā)表于 12-23 15:33 ?8413次閱讀
    什么是<b class='flag-5'>嵌入式</b><b class='flag-5'>操作系統(tǒng)</b>?
    主站蜘蛛池模板: 韩国伦理电影在线神马网 | 午夜想想爱午夜剧场 | 男的插曲女的下面免费APP | 欧美性xxx极品 | 无码成人AAAAA毛片含羞草 | AV天堂午夜精品一区 | 亚洲国产成人精品青青草原100 | 牛牛在线(正)精品视频 | 欧美日韩国产高清综合二区 | 国模孕妇模特季玥之粉红 | 国产成人免费在线观看 | 嗨嗨快播电影 | 裸妇厨房风流在线观看 | 最近2019年日本中文免费字幕 | 俄罗斯人与动ZOZ0 | 国内精品久久影视免费 | 被两根巨大同时进去高H | 草699一码二码三码四码 | 国产乱国产乱老熟300部视频 | 艳鉧动漫1~6全集观看在线 | 亚洲人成电影网站在线观看 | 精品国产自在现线拍400部 | 国产91无毒不卡在线观看 | 亚洲精品久久久一区 | 国产香蕉视频在线播放 | 亚洲国产精品无码2019 | 手机在线成人精品视频网 | 男女牲交全过程免费播放 | 亚洲精品免费视频 | 欧美另类videosbest | 成 人 免费 黄 色 网站无毒下载 | 不卡一区二区高清观看视频 | 娇小老少配xxxxx | 国产精品av免费观看 | 久久久久久久99精品免费观看 | 国产精品久久久精品a级小说 | 日韩高清毛片 | adc年龄确认大驾光临入口 | 91精品国产免费入口 | 国产成人小视频 | 小夫妻天天恶战 |

    電子發(fā)燒友

    中國電子工程師最喜歡的網(wǎng)站

    • 2931785位工程師會員交流學(xué)習(xí)
    • 獲取您個性化的科技前沿技術(shù)信息
    • 參加活動獲取豐厚的禮品