一种超声发射通道延时控制模块的制作方法

文档序号:11011671
一种超声发射通道延时控制模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种超声发射通道延时控制模块,包括外部控制器PC、延时参数读写总线、FPGA片内块RAM、若干个通道、高压脉冲形成模块和探头,还包括一个计数器和若干个通道对应的若干个比较器,其中FPGA片内块RAM将延时参数ti加载给若干个通道对应的若干个比较器的一个输入端,同时将延时参数ti的最大值以及最小值加载给一个计数器作为增计数的计数范围,计数器的实时计数值加载给若干个比较器的另一个输入端,若干个比较器将计数器的实时计数值与延时参数值进行比较,数值相等时各个通道延时时间到,比较器输出使能电平触发其对应通道。本实用新型降低了占用的FPGA资源,提高了系统性价比。
【专利说明】
一种超声发射通道延时控制模块
技术领域
[0001] 本实用新型涉及超声相控阵技术领域,尤其是一种超声发射通道延时控制模块。
【背景技术】
[0002] 超声系统包括超声探头1,T/R转换开关2,超声接收3,接收波束合成4,信号处理与 图像显示5,发射驱动6,发射波形产生7,发射延时控制8,控制扫描9。如图1超声系统框图。 发射延时控制8控制发射波形产生7,经过电平转换形成高压脉冲,激励探头1,探头1将电能 转换成声能发射出去。探头1将接收到的回波脉冲转换成电能,经过超声接收3,接收波束合 成4,然后再进行信号处理,图像显示。
[0003] 使探头发射的超声束在一定深度范围内汇聚收敛称之为超声聚焦。由于超声系统 是多通道的,扫描控制模块将发射起始信号下发给发射延时控制模块之后,发射延时控制 模块需首先进行聚焦处理,以增加回波信号的信噪比,使其穿透力和回波强度增强,可以改 善探测灵敏度,分辨力也将得到很大的提高。聚焦分为声学聚焦和电子聚焦。对一个探头来 说,为改善其探测性能,可以采用其中一种或者两种结合。
[0004] 电子聚焦是通过控制通道的电子延时实现的,应用相控阵技术,对线阵探头各阵 元提供按照二次曲线规律延时的激励,使声场区合成波阵面成二次曲线凹面,从而实现波 束聚焦,这种聚焦方式叫电子聚焦。
[0005] 如图2为传统的超声发射通道延时控制模块框图。超声系统启动时,外部控制器PC 10将用户所选探头扫描类型的聚焦延时参数^通过延时参数读写总线11加载到FPGA片内 块RAM 12,FPGA片内块RAM 12将32个延时参数加载到32个发射通道13所对应的32个计数器 14的输入端,计数器14以延时参数作为计数最大值,从协同的计数值开始计数,当计数到达 延时参数时间,触发其对应通道的波形产生模块,产生发射波形,经电平变换进入各发射高 压脉冲形成模块15,激励探头16,形成聚焦的发射波束。
[0006] 传统的发射模块每个发射通道都使用一个延时计数器,延时控制模块根据主时钟 控制延时计数器进行计数,当计数值到达规定的延时参数时,触发通道发射使能,32个通道 则需要32个延时计数器,占用大量的缓存空间,占用了FPGA大量的内部资源,提高了系统成 本,大大降低了系统的性价比,在高精度延时模块中,32个计数器所占的缓存空间更大。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷,提供一种超声发射通道延时控 制模块,降低了占用的FPGA资源,提高了系统性价比。
[0008] 为了解决上述技术问题,本实用新型提供了如下的技术方案:
[0009] 本实用新型一种超声发射通道延时控制模块,包括外部控制器PC、延时参数读写 总线、FPGA片内块RAM、若干个通道、高压脉冲形成模块和探头,还包括一个计数器和若干个 通道对应的若干个比较器,外部控制器PC将所选探头扫描类型的延时参数U通过延时参数 读写总线加载到FPGA片内块RAM,FPGA片内块RAM将延时参数ti加载给若干个通道对应的若 干个比较器的一个输入端,同时将延时参数"的最大值以及最小值加载给一个计数器作为 增计数的计数范围,计数器的实时计数值加载给若干个比较器的另一个输入端,若干个比 较器将计数器的实时计数值与延时参数值进行比较,数值相等时各个通道延时时间到,比 较器输出使能电平触发其对应通道的波形产生模块,产生发射波形,经电平变换进入各高 压脉冲形成模块,激励探头,形成聚焦的发射波束。
[0010] 进一步地,各通道的延时参数为:
[0011]
[0012]其中,参与发射阵元数为n,阵元中心距为d,发射焦点到阵元的距离为f,c为超声 波的传播速度1540m/s,延时参数的范围的最大值为to,最小值为"/2。
[0013]本实用新型的有益效果:将比较器代替计数器,仅利用一个计数器进行计数,比较 器将计数器的实时值与延时参数值进行比较,一旦达到该值就触发对应通道,因此,降低了 占用的FPGA资源,提高了系统性价比。
【附图说明】

[0014]图1为超声系统框图;
[0015] 图2为传统的超声发射通道延时控制模块框图;
[0016] 图3为本实用新型的优选实施例的线阵延时聚焦示意图;
[0017] 图4为本实用新型的优先实施例的超声发射通道延时控制模块框图。
【具体实施方式】
[0018] 本实用新型所列举的实施例,只是用于帮助理解本实用新型,不应理解为对本实 用新型保护范围的限定,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型思想 的前提下,还可以对本实用新型进行改进和修饰,这些改进和修饰也落入本实用新型权利 要求保护的范围内。
[0019] 假设有一个128阵元,32通道的系统,其发射聚焦的焦点可以通过对每个通道设置 不同的延时来实现,如图3线阵延时聚焦示意图。为了实现聚焦,离阵元中心最远的阵元首 先被激励产生超声发射,然后再按照往阵元中心靠近的顺序延时发射超声。为了简单起见, 图示只画出4个阵元,0阵元只做参考,由于发射阵元的对称性,这里只计算中心阵元的下半 边阵元,以中心阵元的发射时间to为参考时间,其以下第i阵元的发射时间对于中心阵元具 延时。假设参与发射阵元数为n,阵元中心距为d,发射焦点到阵元的距离为f,可 得第i阵元的激励脉冲延时时间。
[0020] 那么32通道中各通道的延时参数为:
[0021]
[0022]其中c为超声波的传播速度1540m/s,延时参数的范围的最大值tmaxSto,最小值 tmin^jJtn/2 〇
[0023] 如图4为本实用新型一种超声发射通道延时控制模块框图。包括外部控制器PC 10、延时参数读写总线11、FPGA片内块RAM 12、32个通道13、一个计数器14、高压脉冲形成模 块15、探头16和32个比较器17,外部控制器PC 10将所选探头16扫描类型的延时参数t通过 延时参数读写总线11加载到FPGA片内块RAM 12,FPGA片内块RAM 12将延时参数ti加载给32 个通道13对应的32个比较器17的A输入端,同时将延时参数ti的最大值tmax以及最小值t min 加载给计数器14作为增计数的计数范围。计数器14的实时计数值加载给32个比较器17的B 输入端,当A输入端的值与B输入端的值相等时,各通道延时时间到,比较器17输出使能电平 触发其对应通道的波形产生模块,产生发射波形,经电平变换进入各高压脉冲形成模块15, 激励探头16,形成聚焦的发射波束。
[0024] 本实用新型将32个比较器17代替32个计数器,仅仅利用一个计数器14进行计数, 32个比较器17将计数器14的实时值与延时参数值进行比较,一旦达到该值就触发发射通道 13,这样就降低了占用的FPGA资源,提高了系统性价比。
【主权项】
1. 一种超声发射通道延时控制模块,包括外部控制器PC(10)、延时参数读写总线(11)、 FPGA片内块RAM(12)、若干个通道(13)、高压脉冲形成模块(15)和探头(16),其特征在于:还 包括一个计数器(14)和若干个通道对应的若干个比较器(17),外部控制器PC(10)将所选探 头(16)扫描类型的延时参数ti通过延时参数读写总线(11)加载到FPGA片内块RAM( 12), FPGA片内块RAM(12)将延时参数ti加载给若干个通道(13)对应的若干个比较器(17)的一个 输入端,同时将延时参数U的最大值以及最小值加载给一个计数器(14)作为增计数的计数 范围,计数器(14)的实时计数值加载给若干个比较器(17)的另一个输入端,若干个比较器 (17)将计数器(14)的实时计数值与延时参数值进行比较,数值相等时各个通道延时时间 到,比较器(17)输出使能电平触发其对应通道的波形产生模块,产生发射波形,经电平变换 进入各高压脉冲形成模块(15),激励探头(16),形成聚焦的发射波束。2. 根据权利要求1所述的超声发射通道延时控制模块,其特征在于:所述各通道的延时 参数为?其中,参与友射阵兀数为n,阵兀中心跑为d,友射焦点到阵兀的跑离为f,c为超戸波的 传播速度1540m/s,延时参数的范围的最大值为to,最小值为"/2。
【文档编号】G01S7/52GK205720647SQ201620561270
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】朱振超
【申请人】无锡海鹰电子医疗系统有限公司
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