專利名稱：用于改善高頻超聲諧波成分的脈沖編碼發(fā)射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種脈沖編碼發(fā)射系統(tǒng)。特別是涉及一種能有效改善高頻超聲諧波 信息質(zhì)量，從而改善高頻超聲成像質(zhì)量的用于改善高頻超聲諧波成分的脈沖編碼發(fā)射系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
醫(yī)用高頻超聲成像是超聲成像研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。目前由于受超聲換能器 工藝水平的限制，醫(yī)用高頻超聲成像系統(tǒng)的換能器(工作頻率在十MHz以上)主要以單陣 元為主。由于高頻超聲換能器的材料不同，加工工藝不同，不同頻率的換能器其靈敏度 和工作頻譜寬度不同。目前用于眼科/B超的換能器主要工作頻率為10MHz或20MHz，其探 測(cè)深度可以達(dá)到眼底部。而在超高頻超聲生物顯微鏡的應(yīng)用中，換能器的主要工作頻率 為35MHz和50MHz，其探測(cè)深度可達(dá)8mm左右，主要用于眼前節(jié)病變等小器官病變或皮膚病 變的診斷。如何有效地利用換能器的寬頻帶特性，使其能夠產(chǎn)生高質(zhì)量的具有所需高頻諧波成 分的超聲波信號(hào)是本科題的關(guān)鍵之一。常規(guī)的脈沖超聲波發(fā)生電路是利用高壓開關(guān)器件 產(chǎn)生一個(gè)具有一定寬度的高壓脈沖激勵(lì)信號(hào)，施加給超聲換能器以產(chǎn)生所需的源信號(hào)。 在高頻超聲應(yīng)用中，由于現(xiàn)有可用于產(chǎn)生脈沖超聲波的高壓開關(guān)器件的開關(guān)特性不可控， 而且在高頻段不理想，僅依賴器件本身的開關(guān)特性來(lái)產(chǎn)生所需的具有較窄頻帶范圍的高 頻超聲波源信號(hào)受到限制，也會(huì)影響高頻諧波信息的提取。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種可以滿足不同頻率、不同頻譜寬度的 換能器驅(qū)動(dòng)匹配要求的用于改善高頻超聲諧波成分的脈沖編碼發(fā)射系統(tǒng)。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是 一種用于改善高頻超聲諧波成分的脈沖編碼發(fā)射 系統(tǒng)，包括有換能器，還設(shè)置有依次串連連接的控制單元、 一級(jí)驅(qū)動(dòng)單元、二級(jí)驅(qū)動(dòng)單元和T/R轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述的T/R轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出端連接換能器。 所述的控制單元采用可編程邏輯陣列芯片。 所述的一級(jí)驅(qū)動(dòng)單元采用M0SFET驅(qū)動(dòng)芯片。 所述的二級(jí)驅(qū)動(dòng)單元采用高壓MOSFET組合芯片。本實(shí)用新型的用于改善高頻超聲諧波成分的脈沖編碼發(fā)射系統(tǒng)，由于采用數(shù)字編碼 并結(jié)合相位延遲組合技術(shù)，可以有效地利用換能器的寬頻帶特性，使其能夠產(chǎn)生高質(zhì)量 的具有所需高頻諧波成分的超聲波信號(hào)。能 效改善高頻超聲諧波信息質(zhì)量從而改善高頻超聲成像質(zhì)量。


圖1是本實(shí)用新型構(gòu)成框圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。
其中-
1:控制單元 2: —級(jí)驅(qū)動(dòng)單元
3: 二級(jí)驅(qū)動(dòng)單元 4: T/R轉(zhuǎn)換開關(guān)
5:換能器
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本實(shí)用新型的用于改善高頻超聲諧波成分的脈沖編碼發(fā)射系 統(tǒng)做出詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示，本實(shí)用新型的用于改善高頻超聲諧波成分的脈沖編碼發(fā)射系統(tǒng)，包括 有換能器5，還設(shè)置有依次串連連接的控制單元l、 一級(jí)驅(qū)動(dòng)單元2、 二級(jí)驅(qū)動(dòng)單元3和 T/R轉(zhuǎn)換開關(guān)4，所述的T/R轉(zhuǎn)換開關(guān)4的輸出端連接換能器5。
所述的控制單元l采用可編程邏輯陣列芯片(FPGA)編制發(fā)射編碼序列組。發(fā)射編 碼寬窄根據(jù)超聲換能器5的頻率特性，由FPGA時(shí)鐘提供基準(zhǔn)，通過邏輯組合實(shí)現(xiàn)所需周 期。不同編碼序列間的相位通過FPGA內(nèi)置鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)延遲控制，延遲多少根據(jù)MOSFET 驅(qū)動(dòng)芯片和高壓MOSFET組合芯片開關(guān)特性以及所需發(fā)射脈沖頻譜微調(diào)量決定。輸出編碼 序列的個(gè)數(shù)和模式可預(yù)制。由FPGA輸出發(fā)射編碼序列組，用以驅(qū)動(dòng)MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片。
所述的一級(jí)驅(qū)動(dòng)單元2采用MOSFET (場(chǎng)效晶體管).驅(qū)動(dòng)芯片；所述的二級(jí)驅(qū)動(dòng)單元 3采用高壓MOSFET組合芯片。MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片提供驅(qū)動(dòng)高壓MOSFET組合芯片所需的電 壓和電流。驅(qū)動(dòng)芯片輸出后，驅(qū)動(dòng)高壓MOSFET組合芯片以產(chǎn)生所需的高壓脈沖信號(hào)，進(jìn) 而驅(qū)動(dòng)超聲換能器。
本實(shí)用新型的用于改善高頻超聲諧波成分的脈沖編碼發(fā)射系統(tǒng)，采用數(shù)字編碼并結(jié) 合相位延遲組合技術(shù)，可以控制激勵(lì)信號(hào)頻譜寬度和成分。結(jié)合寬頻帶換能器的特性， 產(chǎn)生具有所需高頻諧波帶寬的超聲波。其中可編程邏輯陣列，它根據(jù)不同的換能器為 系統(tǒng)提供編碼脈沖，不同的編碼序列采用不同的時(shí)間延時(shí)組合，用以改善高頻頻譜成分。 該編碼脈沖通過MOSFET驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)高壓MOSFET管。通過不同的編碼信號(hào)組合，可以產(chǎn) 生與換能器相匹配的高頻高壓驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使換能器發(fā)出所需工作頻率的超聲波源信號(hào)。 T/R轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于隔離發(fā)射電路與接收電路。
如圖2所示，本實(shí)用新型的用于改善高頻超聲諧波成分的脈沖編碼發(fā)射系統(tǒng)中，做 為控制單元1的可編程邏輯陣列芯片(FPGA)采用了 Altera公司Cyclone系列的EP 1C20 芯片，編制發(fā)射編碼序列組。做為一級(jí)驅(qū)動(dòng)單元2的MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片采用EL7104。做為二級(jí)驅(qū)動(dòng)單元3的高壓M0SFET組合芯片采用N溝道M0SFET管和P溝道M0SFET管組合。 T/R轉(zhuǎn)換開關(guān)4為兩個(gè)二極管。
利用頻譜分析儀對(duì)經(jīng)本實(shí)用新型的用于改善高頻超聲諧波成分的脈沖編碼發(fā)射系統(tǒng) 輸出的高壓脈沖發(fā)射信號(hào)進(jìn)行分析，結(jié)果表明相位延遲控制能有效的調(diào)節(jié)發(fā)射脈沖的 寬度，脈沖編碼發(fā)射在改善發(fā)射脈沖及回波頻譜成分方面的作用。特別適用于高頻超聲 諧波成像系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.一種用于改善高頻超聲諧波成分的脈沖編碼發(fā)射系統(tǒng)，包括有換能器(5)，其特征在于，還設(shè)置有依次串連連接的控制單元(1)、一級(jí)驅(qū)動(dòng)單元(2)、二級(jí)驅(qū)動(dòng)單元(3)和T/R轉(zhuǎn)換開關(guān)(4)，所述的T/R轉(zhuǎn)換開關(guān)(4)的輸出端連接換能器(5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于改善高頻超聲諧波成分的脈沖編碼發(fā)射系統(tǒng)，其特征 在于，所述的控制單元(1)采用可編程邏輯陣列芯片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于改善高頻超聲諧波成分的脈沖編碼發(fā)射系統(tǒng)，其特征 在于，所述的一級(jí)驅(qū)動(dòng)單元(2)采用MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于改善高頻超聲諧波成分的脈沖編碼發(fā)射系統(tǒng)，其特征 在于，所述的二級(jí)驅(qū)動(dòng)單元(3)釆用高壓MOSFET組合芯片。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種用于改善高頻超聲諧波成分的脈沖編碼發(fā)射系統(tǒng)，包括有換能器，還設(shè)置有依次串連連接的控制單元、一級(jí)驅(qū)動(dòng)單元、二級(jí)驅(qū)動(dòng)單元和T/R轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述的T/R轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出端連接換能器。所述的控制單元采用可編程邏輯陣列芯片。所述的一級(jí)驅(qū)動(dòng)單元采用MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片。所述的二級(jí)驅(qū)動(dòng)單元采用高壓MOSFET組合芯片。本實(shí)用新型由于采用數(shù)字編碼并結(jié)合相位延遲組合技術(shù)，可以有效地利用換能器的寬頻帶特性，使其能夠產(chǎn)生高質(zhì)量的具有所需高頻諧波成分的超聲波信號(hào)。能有效改善高頻超聲諧波信息質(zhì)量從而改善高頻超聲成像質(zhì)量。
文檔編號(hào)A61B8/00GK201418749SQ20092009696
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者李躍杰, 湯四媛, 王立偉 申請(qǐng)人:中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所