超聲回波的接收和預處理

1、 一、概述一、概述 接收系統(tǒng)的主要作用接收系統(tǒng)的主要作用 （1 1）換能器接收靈敏度范圍的控制）換能器接收靈敏度范圍的控制 接收陣元接收陣元( (位置位置) )轉接轉接( (線陣中線陣中) )；接收方向控制；接收方向控制 （相控陣中（相控陣中) )；接收孔徑變換；接收聚焦。；接收孔徑變換；接收聚焦。 （2 2）回波信號預處理）回波信號預處理 前置放大，前置放大，TGCTGC放大，動態(tài)濾波，對數(shù)放大，檢波，放大，動態(tài)濾波，對數(shù)放大，檢波， 邊緣增強等。邊緣增強等。 接收系統(tǒng)的位置及特點接收系統(tǒng)的位置及特點 信號通道的前段信號通道的前段接收系統(tǒng)接收系統(tǒng)模擬處理。模擬處理。 信號通道中后段信號通道中

2、后段數(shù)字掃描變換器數(shù)字掃描變換器數(shù)字處理。數(shù)字處理。信號通道：信號經(jīng)過的從換能器至顯示器的所有電路。信號通道：信號經(jīng)過的從換能器至顯示器的所有電路。 接收系統(tǒng)典型結構框圖（接收系統(tǒng)典型結構框圖（EUB-240EUB-240型線掃式型線掃式B B超）超）（雙線箭頭（雙線箭頭多路信號；單線箭頭多路信號；單線箭頭單路信號）單路信號）二、各部分的簡要工作原理二、各部分的簡要工作原理 探頭探頭作用：聲電換能。發(fā)射接收兩用。作用：聲電換能。發(fā)射接收兩用。結構：結構：8080陣元線陣，陣元線陣，二極管開關二極管開關, , 以減少連線和前置放大器。以減少連線和前置放大器。 前置放大器前置放大器作用：放大微弱的

3、接收信號，以利傳輸，提高信噪比。作用：放大微弱的接收信號，以利傳輸，提高信噪比。要求：外部干擾小，內(nèi)部噪聲低，靈敏度高，頻帶寬。要求：外部干擾小，內(nèi)部噪聲低，靈敏度高，頻帶寬。數(shù)量：前置放大器有數(shù)量：前置放大器有1616路。路。 接收多路轉換開關接收多路轉換開關作用：選擇作用：選擇1616路前置放大器輸出中的路前置放大器輸出中的1111路路掃查。掃查。并合成為并合成為6 6個信號個信號F0-F5F0-F5。控制：控制：RQA/RQA/RQE/RQE/碼。碼。 可變孔徑電路可變孔徑電路作用：實現(xiàn)可變孔徑接收。作用：實現(xiàn)可變孔徑接收。具體：近距離具體：近距離( (近場近場) )回波，用小孔徑接收，

4、波束窄?；夭?，用小孔徑接收，波束窄。 遠距離遠距離( (遠場遠場) )回波，用大孔徑接收，以利聚焦。回波，用大孔徑接收，以利聚焦。方法：隨時間逐次開通孔徑邊緣信號方法：隨時間逐次開通孔徑邊緣信號F2F2、F1F1、F0F0?？刂疲嚎刂疲篈P0/AP0/AP2/AP2/信號信號。 相位調(diào)整（接收聚焦電路）相位調(diào)整（接收聚焦電路）作用：接收靈敏范圍的聚焦作用：接收靈敏范圍的聚焦。方法：對方法：對F0F0F5F5各信號按二次曲線變化延遲，再相加。各信號按二次曲線變化延遲，再相加?？刂疲嚎刂疲篎CN0FCN0FCN2FCN2碼，控制延遲變化的二次曲線曲率，碼，控制延遲變化的二次曲線曲率， 也即控制聚焦

5、焦距。也即控制聚焦焦距。 增益控制和動態(tài)濾波增益控制和動態(tài)濾波 （1 1）TGCTGC電路電路時間增益控制技術時間增益控制技術 作用：補償回波因深度增加而造成的衰減：作用：補償回波因深度增加而造成的衰減：I=II=I0 0e e-2-2x x 方法：由方法：由TGCTGC控制電壓，控制壓控放大器的增益，隨接控制電壓，控制壓控放大器的增益，隨接 收深度而上升。收深度而上升。 結果：使近區(qū)增益適當小，遠區(qū)增益逐漸增大。結果：使近區(qū)增益適當小，遠區(qū)增益逐漸增大。 （2 2）DFDF動態(tài)濾波技術動態(tài)濾波技術 作用：濾除近場過強的低頻，和深部的高頻雜波干擾。作用：濾除近場過強的低頻，和深部的高頻雜波干擾

6、。 方法：由方法：由DFDF控制電壓，控制壓控帶通濾波器的通帶中控制電壓，控制壓控帶通濾波器的通帶中 心頻率，隨接收深度而下降。心頻率，隨接收深度而下降。 結果：近場濾除低頻，提高分辨力；結果：近場濾除低頻，提高分辨力； 遠場濾除高頻，提高信噪比。遠場濾除高頻，提高信噪比。 對數(shù)放大器對數(shù)放大器作用：壓縮信號的動態(tài)范圍，適配顯像管的動態(tài)范圍，作用：壓縮信號的動態(tài)范圍，適配顯像管的動態(tài)范圍， 防止有用信息的丟失。防止有用信息的丟失。動態(tài)范圍：信號動態(tài)范圍：信號100dB100dB，顯像管，顯像管約約30dB30dB，特點：信號越大，增益越小。特點：信號越大，增益越小。 檢波器檢波器作用：檢出調(diào)制

7、信號。射頻信號作用：檢出調(diào)制信號。射頻信號視頻信號視頻信號回波調(diào)制：超聲振蕩受矩形脈沖幅度調(diào)制?；夭ㄕ{(diào)制：超聲振蕩受矩形脈沖幅度調(diào)制。 勾邊電路（邊緣增強電路）勾邊電路（邊緣增強電路）作用：增強視頻信號的邊緣，突出圖像的輪廓，使之作用：增強視頻信號的邊緣，突出圖像的輪廓，使之 便于識別和測量。便于識別和測量?？刂疲嚎刂疲篍NHENH信號，控制增強效果。信號，控制增強效果。四、接收相位調(diào)整電路（接收聚焦電路）四、接收相位調(diào)整電路（接收聚焦電路） 作用作用對各陣元接收的回波信號進行延遲調(diào)整（二次曲線對各陣元接收的回波信號進行延遲調(diào)整（二次曲線變化），使焦點處回波達到同相位疊加。變化），使焦點處回波

8、達到同相位疊加。 其實質是換能器空間靈敏范圍的聚焦。其實質是換能器空間靈敏范圍的聚焦。 分段聚焦的類型分段聚焦的類型 非實時分段動態(tài)聚焦：非實時分段動態(tài)聚焦： 多次發(fā)射，多次接收。發(fā)射與接收同焦距，每次固定。多次發(fā)射，多次接收。發(fā)射與接收同焦距，每次固定。 實時分段動態(tài)聚焦：實時分段動態(tài)聚焦：一次發(fā)射，一次接收。發(fā)射固定焦距，接收動態(tài)焦距。一次發(fā)射，一次接收。發(fā)射固定焦距，接收動態(tài)焦距。 實時分段動態(tài)聚焦原理實時分段動態(tài)聚焦原理（1 1）簡述：以超聲探查速度，同步分段地移動焦點。）簡述：以超聲探查速度，同步分段地移動焦點。（2 2）例）例接收實時接收實時4 4段動態(tài)聚焦：段動態(tài)聚焦： 若對應距

9、離若對應距離z1,z2,z3z1,z2,z3，回波所需時間為，回波所需時間為t1,t2,t3t1,t2,t3。則：。則： 回波接收過程：回波接收過程： 0 0t1t1時間：時間： 接收接收0 0z1z1內(nèi)回波，用內(nèi)回波，用4 48 8陣元，焦點陣元，焦點N N，波束如，波束如()()。 t1 t1t2t2時間：時間： 接收接收z1z1z2z2內(nèi)回波內(nèi)回波, ,用用3 39 9陣元，焦點陣元，焦點M M，波束如，波束如()()。 t2 t2t3t3時間：時間： 接收接收z2z2z3z3內(nèi)回波內(nèi)回波, ,用用2 21010陣元，焦點陣元，焦點F1F1，波束如，波束如()()。 t3 t3以后時間：

10、以后時間： 接收接收z3z3以外回波，用以外回波，用1 11111陣元，焦點陣元，焦點F2F2，波束如，波束如()()。可見：有效接收范圍如圖中粗線所圍區(qū)域，有四個焦點?？梢姡河行Ы邮辗秶鐖D中粗線所圍區(qū)域，有四個焦點。 接收聚焦電路接收聚焦電路 （EUB-240EUB-240型型B B超所用）超所用）（1 1）電路組成）電路組成 DLDL1 1DLDL5 5：模擬延時線。：模擬延時線。 ICIC3939ICIC4343：多路轉接開關。：多路轉接開關。（2 2）信號）信號 輸入：接收回波信號輸入：接收回波信號F F0 0F F5 5。 輸出：合成信號。輸出：合成信號。 控制：聚焦碼控制：聚焦碼FCNFCN0-20-2/ /。（3 3）功能）功能 對各陣元接收回波信號經(jīng)對各陣元接收回波信號經(jīng) 二次曲線變化延遲，相加合二次曲線變化延遲，相加合 成為一個信號。成為一個信號。 聚焦碼控制二次曲線曲率，聚焦碼控制二