B超基本結構分析2

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1、第三章第三章 B B超基本結構分析超基本結構分析 目錄01超聲成像的換能器技術B超成像工作原理與整機結構分析02B超發射聲束的形成與掃描電路03 B超接收電路的基本結構與工作原理04 超聲回波信號顯示前處理05 數字掃描變換器06 超聲圖像數字化07 TV合成與D/A變換08 系統控制概述09 全數字B超10 施加高壓激勵電脈沖；超聲換能器：電聲轉換，聲電轉換；電信號處理，圖像顯示。B超成像工作原理與整機結構分析1B超成像的三大步驟 電路主要分為超聲信號發射接收電路板和數字掃描變換電路板，還配置有電子掃描探頭、監視器、控制板等部件。B超成像工作原理與整機結構分析2B超主機電路基本構成和工作原理

2、 B超診斷成像的發射聲束特點1 1.多振子組合成一個振元的發射 （1）單個振子：尺寸小，輻射面??；擴散角、波能、指向性、發射能量、靈敏度、橫向分辨力。（2）多個振子組合：等效于單個振子的寬度加大；分辨力、靈敏度。B超發射聲束的形成與掃描電路 B超診斷成像的發射聲束特點1 2.對探測的全深度實施波束多點動態電子聚焦發射 （1）短軸方向：幾何曲線面聚焦；（2）長軸方向：多點動態電子聚焦。B超發射聲束的形成與掃描電路 B超診斷成像的發射聲束特點1 3.對振子按不同順序分組激勵，形成不同波束掃描方式 發射超聲波是在發射激勵脈沖信號控制作用下，各振子按一定的方式被分組組合激勵，產生合成波束發射。對振元不

3、同順序分組激勵，構成不同發射波束掃描方式。B超發射聲束的形成與掃描電路 B超診斷成像的發射聲束特點1 4.多路發射 目前使用的換能器振子數均在64個之上，為了減少主機與換能器的連線，在換能器（探頭）的每一個振子接入一個二極管開關，振子激勵脈沖受二極管開關控制。B超發射聲束的形成與掃描電路 B超診斷成像的發射聲束特點1 4.多路發射 選擇探頭的振子分為若干組，例如對64振子探頭，分為16組（路）,與主機相連的線路為：16條激勵信號線（如HP1HP16）：接入激勵脈沖 16條控制線（如CNT1CNT16）：高電平開關導通對64個振子任意選擇控制，完成發射振元組合和動態電子聚焦 B超發射聲束的形成與

4、掃描電路 B超診斷成像的發射聲束特點1 4.多路發射 由對線路連接排序分析可見，很容易對任意一個振子進行選擇控制激勵，發射超聲波。近場：CNT1、CNT2、HP3HP6 中場：CNT1、CNT2、HP2HP7 遠場：CNT1、CNT2、HP1HP8振元三次不同組合掃描，形成一條不同深度的動態電子聚焦。B超發射聲束的形成與掃描電路 發射波束形成與掃描電路，用來產生超聲波束掃描，是實現B超二維信息采集和圖像顯示的基礎。2B超發射波束形成與掃描典型電路 B超發射聲束的形成與掃描電路 1.延遲線 延遲線的功能是為聚焦振元提供高精度延時時間。分為：數字延遲線：由A/D變換器和數據存儲器組成。模擬延遲線：

5、由電感和電容組成。模擬延遲線等效電路圖如下：脈沖信號電壓自延時線始端依次一級一級的延時傳輸到終端。2B超發射波束形成與掃描典型電路 B超發射聲束的形成與掃描電路發射聚焦電路 1.延遲線 由三個1006L集成延時線組成的T0T300s的不同延時時間，供振元聚焦延時選擇。延遲線的延遲量分級可變，是在延遲線電感上取出若干抽頭，完成延時時間選擇控制。2B超發射波束形成與掃描典型電路 B超發射聲束的形成與掃描電路發射聚焦電路2B超發射波束形成與掃描典型電路 B超發射聲束的形成與掃描電路發射聚焦電路 2.發射聚焦典型電路分析 電路主要構成：9個（74HC253）4選1的三態門開關電路 1個（74HC244

6、）8位三態門緩沖器 1個（74HC86）門電路 一次發射12個振元被激勵，電路提供6個觸發脈沖個數。2.發射聚焦典型電路分析 延時時間的提供；探頭選擇；焦點控制；延時時間的選擇；延時時間數據脈沖的建立。2B超發射波束形成與掃描典型電路 B超發射聲束的形成與掃描電路發射聚焦電路 2.發射聚焦典型電路分析 超聲波探測的全深度區內若分四段動態聚焦時，每一條超聲掃描線是分四次發射，對于不同的發射波束焦點，由于CPU所給出的聚焦控制碼FCN0、FCN1的狀態不同，將控制發射聚焦電路每次給出的聚焦控制脈沖數不同，且每次給出的各脈沖之間的延遲時差也不同。2B超發射波束形成與掃描典型電路 B超發射聲束的形成與

7、掃描電路發射聚焦電路 2.發射聚焦典型電路分析 以遠場1（F1）為例，其聚焦示意圖和發射聚焦電路輸出脈沖波形如下：2B超發射波束形成與掃描典型電路 B超發射聲束的形成與掃描電路發射聚焦電路 1.發射多路轉換開關的功能 發射多路轉換開關的功能是對發射聚焦電路輸出的延時脈沖再分配，完成發射波束掃描方式的控制。發射多路轉換開關實際就是一個電子開關選擇電路，它主要執行兩個任務：（1）將6路激勵脈沖（Y0Y5）擴展到12路完成全深度四段動態聚焦；（2）對于64振元探頭在16路組合激勵中，按照每一條掃描線的位置選擇12路聚焦激勵脈沖。2B超發射波束形成與掃描典型電路 B超發射聲束的形成與掃描電路發射多路轉

8、換開關電路 2.發射多路轉換開關電路的工作原理 發射多路轉換開關電路結構如圖，由CD22M3494E組成。2B超發射波束形成與掃描典型電路 B超發射聲束的形成與掃描電路發射多路轉換開關電路 2.發射多路轉換開關電路的工作原理 CD22M3494E電路分析：（1）地址端：AY0AY2、AX0AX3連接到存儲有超聲掃描線位置選擇和振元發射選擇的存儲器的輸出端；（2）輸入端：Y0Y5為6路延時聚焦脈沖；（3）輸出端：X0X15為16路連接于驅動電路。2B超發射波束形成與掃描典型電路 B超發射聲束的形成與掃描電路發射多路轉換開關電路 2.發射多路轉換開關電路的工作原理 近場（N）聚焦點選擇6路通道的具

9、體方法分析：（1）確定在近場聚焦時，CD22M3494E輸入端（Y0Y5）與輸出端（X0X15）的選通關系；（2）確定各個地址所對應選通的輸入和輸出點。2B超發射波束形成與掃描典型電路 B超發射聲束的形成與掃描電路發射多路轉換開關電路 1.超聲發射電路的功能 超聲發射電路就是發射脈沖產生電路，是提供探頭振子的激勵脈沖。2B超發射波束形成與掃描典型電路 B超發射聲束的形成與掃描電路超聲發射電路 2.超聲發射電路的工作原理 換能器能量是由高壓脈沖發生器形成的高壓脈沖提供的，電路實質是一個定時接通或斷開探頭振子激勵高壓的高速電子開關，定時控制探頭各個振子產生超聲振動波發射。2B超發射波束形成與掃描典

10、型電路 B超發射聲束的形成與掃描電路超聲發射電路 3.典型超聲發射電路分析 電路由開關管TR1，隔直流電容C17，隔離二極管D1和D17、與非門IC33組成，探頭中的振元T是負載。電路工作過程是電子開關的截止和導通，形成隔直流電容器的充電和放電，使探頭振子產生非激勵震蕩或震蕩，發射超聲波脈沖。2B超發射波束形成與掃描典型電路 B超發射聲束的形成與掃描電路超聲發射電路 1.二極管開關電路及其控制電路的功能 二極管開關電路用于減少主機與探頭的連線；安裝在探頭中。二極管開關控制電路用于根據超聲儀器的波束掃描方式，控制一次發射和接收投入工作的振元，即是依據CPU的指令，控制二極管開關的關閉和接通；安裝

11、在主機中。2B超發射波束形成與掃描典型電路 B超發射聲束的形成與掃描電路二極管開關電路的控制電路 2.二極管開關電路分析 若探頭中有64個振元，對應有64個二極管開關電路。探頭中每一個振元的二極管開關電路如圖，其中D為開關二極管，C為隔直流電容器，R為二極管開關限流電阻。2B超發射波束形成與掃描典型電路 B超發射聲束的形成與掃描電路二極管開關電路的控制電路 2.二極管開關電路分析 HP端：經電纜與主機中超聲發射電路相連；CH端：與接收放大器電路相連；CNT端：與設在主機中的二極管開關控制電路相連，接收來自控制電路的控制信號?？刂菩盘柕母?、低電平狀態決定了開關二極管D的接通與否。2B超發射波束形成與掃描典型電路 B超發射聲束的形成與掃描電路二極管開關電路的控制電路 3.二極管開關電路的控制電路分析 輸入端：16路（C1C16）輸入控制信號，用于控制輸出端的電平狀態；輸出端：16路（CNT1CNT16）輸出直接與探頭中的二極管開關相連，輸出高電平為+8V，低電平為-150V。2B超發射波束形成與掃描典型電路 B超發射聲束的形成與掃描電路二極管開關電路的控制電路