第3章——B超基本结构分析2

1、第三章第三章 B B超基本结构分析超基本结构分析 目录01超声成像的换能器技术B超成像工作原理与整机结构分析02B超发射声束的形成与扫描电路03 B超接收电路的基本结构与工作原理04 超声回波信号显示前处理05 数字扫描变换器06 超声图像数字化07 TV合成与D/A变换08 系统控制概述09 全数字B超10 施加高压激励电脉冲； 超声换能器：电声转换，声电转换； 电信号处理，图像显示。 B超成像工作原理与整机结构分析1B超成像的三大步骤 电路主要分为超声信号发射接收电路板和数字扫描变换电路板，还配置有电子扫描探头、监视器、控制板等部件。 B超成像工作原理与整机结构分析2B超主机电路基本构成和

2、工作原理 B超诊断成像的发射声束特点1 1.多振子组合成一个振元的发射 （1）单个振子：尺寸小，辐射面小； 扩散角、波能、指向性、发射能量、灵敏度、横向分辨力。 （2）多个振子组合：等效于单个振子的宽度加大； 分辨力、灵敏度。 B超发射声束的形成与扫描电路 B超诊断成像的发射声束特点1 2.对探测的全深度实施波束多点动态电子聚焦发射 （1）短轴方向：几何曲线面聚焦； （2）长轴方向：多点动态电子聚焦。 B超发射声束的形成与扫描电路 B超诊断成像的发射声束特点1 3.对振子按不同顺序分组激励，形成不同波束扫描方式 发射超声波是在发射激励脉冲信号控制作用下，各振子按一定的方式被分组组合激励，产生合

3、成波束发射。 对振元不同顺序分组激励，构成不同发射波束扫描方式。 B超发射声束的形成与扫描电路 B超诊断成像的发射声束特点1 4.多路发射 目前使用的换能器振子数均在64个之上，为了减少主机与换能器的连线，在换能器（探头）的每一个振子接入一个二极管开关，振子激励脉冲受二极管开关控制。 B超发射声束的形成与扫描电路 B超诊断成像的发射声束特点1 4.多路发射 选择探头的振子分为若干组，例如对64振子探头，分为16组（路）,与主机相连的线路为： 16条激励信号线（如HP1HP16）：接入激励脉冲 16条控制线（如CNT1CNT16）：高电平开关导通对64个振子任意选择控制，完成发射振元组合和动态电

4、子聚焦 B超发射声束的形成与扫描电路 B超诊断成像的发射声束特点1 4.多路发射 由对线路连接排序分析可见，很容易对任意一个振子进行选择控制激励，发射超声波。 近场：CNT1、CNT2、HP3HP6 中场：CNT1、CNT2、HP2HP7 远场：CNT1、CNT2、HP1HP8振元三次不同组合扫描，形成一条不同深度的动态电子聚焦。 B超发射声束的形成与扫描电路 发射波束形成与扫描电路，用来产生超声波束扫描，是实现B超二维信息采集和图像显示的基础。2B超发射波束形成与扫描典型电路 B超发射声束的形成与扫描电路 1.延迟线 延迟线的功能是为聚焦振元提供高精度延时时间。分为： 数字延迟线：由A/D变

5、换器和数据存储器组成。 模拟延迟线：由电感和电容组成。 模拟延迟线等效电路图如下：脉冲信号电压自延时线始端依次一级一级的延时传输到终端。2B超发射波束形成与扫描典型电路 B超发射声束的形成与扫描电路发射聚焦电路 1.延迟线 由三个1006L集成延时线组成的T0T300s的不同延时时间，供振元聚焦延时选择。 延迟线的延迟量分级可变，是在延迟线电感上取出若干抽头，完成延时时间选择控制。2B超发射波束形成与扫描典型电路 B超发射声束的形成与扫描电路发射聚焦电路2B超发射波束形成与扫描典型电路 B超发射声束的形成与扫描电路发射聚焦电路 2.发射聚焦典型电路分析 电路主要构成： 9个（74HC253）4

6、选1的三态门开关电路 1个（74HC244）8位三态门缓冲器 1个（74HC86）门电路 一次发射12个振元被激励，电路提供6个触发脉冲个数。 2.发射聚焦典型电路分析 延时时间的提供； 探头选择； 焦点控制； 延时时间的选择； 延时时间数据脉冲的建立。2B超发射波束形成与扫描典型电路 B超发射声束的形成与扫描电路发射聚焦电路 2.发射聚焦典型电路分析 超声波探测的全深度区内若分四段动态聚焦时，每一条超声扫描线是分四次发射，对于不同的发射波束焦点，由于CPU所给出的聚焦控制码FCN0、FCN1的状态不同，将控制发射聚焦电路每次给出的聚焦控制脉冲数不同，且每次给出的各脉冲之间的延迟时差也不同。2

7、B超发射波束形成与扫描典型电路 B超发射声束的形成与扫描电路发射聚焦电路 2.发射聚焦典型电路分析 以远场1（F1）为例，其聚焦示意图和发射聚焦电路输出脉冲波形如下：2B超发射波束形成与扫描典型电路 B超发射声束的形成与扫描电路发射聚焦电路 1.发射多路转换开关的功能 发射多路转换开关的功能是对发射聚焦电路输出的延时脉冲再分配，完成发射波束扫描方式的控制。 发射多路转换开关实际就是一个电子开关选择电路，它主要执行两个任务： （1）将6路激励脉冲（Y0Y5）扩展到12路完成全深度四段动态聚焦； （2）对于64振元探头在16路组合激励中，按照每一条扫描线的位置选择12路聚焦激励脉冲。2B超发射波束

8、形成与扫描典型电路 B超发射声束的形成与扫描电路发射多路转换开关电路 2.发射多路转换开关电路的工作原理 发射多路转换开关电路结构如图，由CD22M3494E组成。2B超发射波束形成与扫描典型电路 B超发射声束的形成与扫描电路发射多路转换开关电路 2.发射多路转换开关电路的工作原理 CD22M3494E电路分析： （1）地址端：AY0AY2、AX0AX3连接到存储有超声扫描线位置选择和振元发射选择的存储器的输出端； （2）输入端：Y0Y5为6路延时聚焦脉冲； （3）输出端：X0X15为16路连接于驱动电路。2B超发射波束形成与扫描典型电路 B超发射声束的形成与扫描电路发射多路转换开关电路 2.

9、发射多路转换开关电路的工作原理 近场（N）聚焦点选择6路通道的具体方法分析： （1）确定在近场聚焦时，CD22M3494E输入端（Y0Y5）与输出端（X0X15）的选通关系； （2）确定各个地址所对应选通的输入和输出点。2B超发射波束形成与扫描典型电路 B超发射声束的形成与扫描电路发射多路转换开关电路 1.超声发射电路的功能 超声发射电路就是发射脉冲产生电路，是提供探头振子的激励脉冲。2B超发射波束形成与扫描典型电路 B超发射声束的形成与扫描电路超声发射电路 2.超声发射电路的工作原理 换能器能量是由高压脉冲发生器形成的高压脉冲提供的，电路实质是一个定时接通或断开探头振子激励高压的高速电子开关

10、，定时控制探头各个振子产生超声振动波发射。2B超发射波束形成与扫描典型电路 B超发射声束的形成与扫描电路超声发射电路 3.典型超声发射电路分析 电路由开关管TR1，隔直流电容C17，隔离二极管D1和D17、与非门IC33组成，探头中的振元T是负载。电路工作过程是电子开关的截止和导通，形成隔直流电容器的充电和放电，使探头振子产生非激励震荡或震荡，发射超声波脉冲。2B超发射波束形成与扫描典型电路 B超发射声束的形成与扫描电路超声发射电路 1.二极管开关电路及其控制电路的功能 二极管开关电路用于减少主机与探头的连线；安装在探头中。 二极管开关控制电路用于根据超声仪器的波束扫描方式，控制一次发射和接收

11、投入工作的振元，即是依据CPU的指令，控制二极管开关的关闭和接通；安装在主机中。2B超发射波束形成与扫描典型电路 B超发射声束的形成与扫描电路二极管开关电路的控制电路 2.二极管开关电路分析 若探头中有64个振元，对应有64个二极管开关电路。探头中每一个振元的二极管开关电路如图，其中D为开关二极管，C为隔直流电容器，R为二极管开关限流电阻。2B超发射波束形成与扫描典型电路 B超发射声束的形成与扫描电路二极管开关电路的控制电路 2.二极管开关电路分析 HP端：经电缆与主机中超声发射电路相连； CH端：与接收放大器电路相连； CNT端：与设在主机中的二极管开关控制电路相连，接收来自控制电路的控制信号。控制信号的高、低电平状态决定了开关二极管D的接通与否。2B超发射波束形成与扫描典型电路 B