超声信号采样电路、超声信号采样方法及超声诊断仪与流程

1.本技术涉及超声信号处理技术领域，尤其涉及一种超声信号采样电路、超声信号采样方法及超声诊断仪。


背景技术：

2.相关技术中，对超声回波信号进行信号解调后，得到体现多普勒频偏信息的i/q(in-phase/quadrature，同相正交)通道信号，然后通过分别对i/q通道信号进行模数转换的采样处理，将处理后的数字信号送至上位机，在上位机中运算生成对应的超声图像。其中，模数转换装置的输入电压为固定电压。
3.一般，在上位机中根据i通道信号和q通道信号得到超声回波信号的回波幅值和频偏信息，例如，通过超声诊断仪检查患者心脏血流状态时，可以根据得到的回波幅值和频偏信息确定血流的速度与强度。但是相关技术得到的超声图像中存在镜像问题，进而影响医生根据超声图像判断患者真实的血流情况。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种超声信号采样电路、超声信号采样方法及超声诊断仪，从而可以解决相关技术中生成的超声图像存在镜像的问题。
5.第一方面，本技术一实施例提供了一种超声信号采样电路，包括：信号解调模块、第一模数转换adc采样模块、第二模数转换adc采样模块和电压调节模块；
6.所述信号解调模块，用于对超声回波信号进行信号解调，得到正交的第一通道超声信号和第二通道超声信号；
7.所述电压调节模块，用于输出可调节的第一电压给所述第一adc采样模块，并输出可调节的第二电压给所述第二adc采样模块；
8.所述第一adc采样模块，用于基于所述第一电压，对所述第一通道超声信号进行采样，得到所述第一通道超声信号的数字信号；
9.所述第二adc采样模块，用于基于所述第二电压，对所述第二通道超声信号进行采样，得到所述第二通道超声信号的数字信号。
10.在一些可能的实施例中，所述电压调节模块包括：第一电压调节单元和第二电压调节单元；
11.所述第一电压调节单元，用于输出所述可调节的第一电压给所述第一adc采样模块；
12.所述第二电压调节单元，用于输出所述可调节的第二电压给所述第二adc采样模块。
13.在一些可能的实施例中，所述第一电压调节单元包括：第一数模转换dac单元和第一低噪声运放单元；
14.所述第一dac单元，用于输出第一模拟信号给所述第一低噪声运放单元；
15.所述第一低噪声运放单元，用于利用所述第一模拟信号与所述第一电压的比例关系，输出所述第一电压；
16.所述第二电压调节单元包括：第二数模转换dac单元和第二低噪声运放单元；
17.所述第二dac单元，用于输出第二模拟信号给所述第二低噪声运放单元；
18.所述第二低噪声运放单元，用于利用所述第二模拟信号与所述第二电压的比例关系，输出所述第二电压。
19.在一些可能的实施例中，所述第一dac单元为电流型dac芯片或电压型dac芯片，所述第二dac单元为电流型dac芯片或电压型dac芯片。
20.在一些可能的实施例中，所述电路还包括存储器，用于存储所述第一电压对应的第一预设逻辑控制字和所述第二电压对应的第二预设逻辑控制字；
21.所述电压调节模块，具体用于从所述存储器中读取所述第一预设逻辑控制字和所述第二预设逻辑控制字，并基于所述第一预设逻辑控制字输出所述第一电压给所述第一adc采样模块，基于所述第二预设逻辑控制字输出所述第二电压给所述第二adc采样模块。
22.第二方面，本技术一实施例提供了一种超声信号采样方法，所述方法包括：
23.对超声回波信号进行信号解调，得到正交的第一通道超声信号和第二通道超声信号；
24.基于可调节的第一电压，对所述第一通道超声信号进行模数转换，得到所述第一通道超声信号的数字信号；并，基于可调节的第二电压，对所述第二通道超声信号进行模数转换，得到所述第二通道超声信号的数字信号。
25.在一些可能的实施例中，确定所述第一电压，包括：
26.利用第一初始电压对所述第一通道超声信号进行模数转换，得到第一测试值；
27.调节所述第一初始电压直至所述第一测试值与第一预设数字信号之间的差值在预设阈值范围内，得到所述第一电压；
28.确定所述第二电压，包括：
29.利用第二初始电压对所述第二通道超声信号进行模数转换，得到第二测试值；
30.调节所述第二初始电压直至所述第二测试值与第二预设数字信号之间的差值在所述预设阈值范围内，得到所述第二电压。
31.在一些可能的实施例中，所述调节所述第一初始电压，包括：
32.若所述第一测试值大于所述第一预设数字信号，则增大所述第一初始电压；
33.若所述第一测试值小于所述第一预设数字信号，则减小所述第一初始电压；
34.所述调节所述第二初始电压，包括：
35.若所述第二测试值大于所述第二预设数字信号，则增大所述第二初始电压；
36.若所述第二测试值小于所述第二预设数字信号，则减小所述第二初始电压。
37.在一些可能的实施例中，通过以下方法增大或减小所述第一初始电压：
38.通过逐位增加第一预设逻辑控制字增大所述第一初始电压；
39.通过逐位减小第一预设逻辑控制字减小所述第一初始电压；
40.通过以下方法增大或减小所述第二初始电压：
41.通过逐位增加第二预设逻辑控制字增大所述第二初始电压；
42.通过逐位减小第二预设逻辑控制字减小所述第二初始电压。
43.在一些可能的实施例中，所述调节所述第一初始电压，包括：采用二分法，调节所述第一初始电压；
44.所述调节所述第二初始电压，包括：采用二分法，调节所述第二初始电压。
45.第三方面，本技术一实施例提供了一种超声诊断仪，包括：探头、显示单元、处理器和如第一方面中任一所述的超声信号采样电路；
46.所述探头，用于发射超声波束，并接收超声回波信号；
47.所述处理器，被配置为将数字信号发送给上位机，并接收所述上位机发送的超声图像；所述数字信号是通过所述超声信号采样电路得到的；
48.所述显示单元，用于显示所述超声图像。
49.第四方面，本技术一实施例还提供了一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如本技术第二方面中提供的任一方法。
50.第五方面，本技术一实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现如本技术第二方面中提供的任一方法。
51.本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
52.本技术提出了一种超声信号采样电路，通过信号解调模块对超声回波信号进行信号解调，得到正交的第一通道超声信号和第二通道超声信号，并利用电压调节模块输出可调节的第一电压给第一adc采样模块，以及输出可调节的第二电压给第二adc采样模块，使得第一adc采样模块基于第一电压，对第一超声通道信号进行采样，得到第一通道超声信号的数字信号，以及第二adc采样模块基于第二电压，对第二超声通道信号进行采样，得到第二通道超声信号的数字信号。
53.本技术通过电压调节模块输出可调节的第一电压和可调节的第二电压，进而基于调节后的第一电压和第二电压对第一通道超声信号和第二通道超声信号进行采样，从而可以减少由于器件参数离散性导致的超声回波幅值不相同的问题，进而可以解决超声图像中存在镜像的问题。
54.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
55.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
56.图1为本技术实施例提供的向血管中流动的血液发射超声波束的示意图；
57.图2为本技术一实施例提供的相关技术中超声信号采样电路示意图；
58.图3为本技术一实施例提供的相关技术中超声信号采样电路示意图；
59.图4为本技术一实施例提供的两通道超声信号的相对幅值误差较小，镜像频率不明显情况下的复合信号示意图；
60.图5为本技术一实施例提供的两通道超声信号的相对幅值误差较小，镜像频率不明显情况下的超声图像示意图；
61.图6为本技术一实施例提供的两通道超声信号的相对幅值误差较大，镜像频率明显情况下的复合信号示意图；
62.图7为本技术一实施例提供的两通道超声信号的相对幅值误差较大，镜像频率明显情况下的超声图像示意图；
63.图8为本技术一实施例提供的超声信号采样电路示意图；
64.图9为本技术一实施例提供的第一adc采样模块内部结构示意图；
65.图10为本技术一实施例提供的模拟电压值差与2n个电压值对应关系示意图；
66.图11为本技术一实施例提供的电流型dac芯片与低噪声运放芯片之间的连接关系示意图；
67.图12为本技术一实施例提供的第一电压校准的流程图；
68.图13为本技术一实施例提供的超声诊断仪硬件配置框图；
69.图14为本技术一实施例提供的应用原理示意图。
具体实施方式
70.下面将结合附图对本技术实施例中的技术方案进行清楚、详尽地描述。在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，a/b可以表示a或b；文本中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况，另外，在本技术实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。
71.在本技术实施例的描述中，除非另有说明，术语“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术，并且在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
72.基于本技术描述的示例性实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术所附权利要求保护的范围。此外，虽然本技术中公开内容按照示范性一个或几个实例来介绍，但应理解，可以就这些公开内容的各个方面也可以单独构成一个完整实施方式。
73.需要说明的是，本技术中对于术语的简要说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本技术的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。
74.本技术中说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明(unless otherwise indicated)。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换，例如能够根据本技术实施例图示或描述中给出那些以外的顺序实施。
75.此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的那些组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。
76.为进一步说明本技术实施例提供的技术方案，下面结合附图以及具体实施方式对
此进行详细的说明。虽然本技术实施例提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本技术实施例提供的执行顺序。方法在实际的处理过程中或者控制设备执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行。
77.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
78.在具体实践过程中，利用超声诊断仪检查患者心脏血流状态的工作原理如图1所示，示出了探头向血管中流动的血液发射超声波束的示意图，假设探头发射的超声波束的信号频率为f0，超声回波信号的信号频率为f0+fd，血管中流动的血液速度为v，超声波束与血液速度的夹角为θ，根据多普勒原理可知，血流速度v可以通过公式1表示。
79.v＝(c*fd)(2 f0*cosθ)
ꢀꢀꢀ
公式1
80.其中，c表示超声波束在人体内的传输速度，即1540米/秒，且f0为已知值，θ可以在超声图像中测量得到，若确定fd则可以根据公式1计算出血流速度。
81.相关技术中，如图2所示，利用信号解调模块101对超声回波信号进行信号解调，解调过程中通过多普勒原理解调出携带血流速度信息多普勒频偏信号，即数学意义上正交的第一通道超声信号(i通道信号)和第二通道超声信号(q通道信号)。然后将第一通道超声信号输出给第一增益模块102，在第一增益模块102中进行信号滤波和增益放大处理，并将处理后的第一通道超声信号输出给第一adc(analog-to-digital converter，模数转换)采样模块103。将第二通道超声信号输出给第二增益模块104，在第二增益模块104中进行信号滤波和增益放大处理，并将处理后的第二通道超声信号输出给第二adc采样模块105。
82.在第一adc采样模块103中，基于输入的第一固定电压，对处理后的第一通道超声信号进行采样，得到第一通道超声信号的数字信号。在第二adc采样模块105中，基于输入的第二固定电压，对处理后的第二通道超声信号进行采样，得到第二通道超声信号的数字信号。这里，第一固定电压和第二固定电压可以复用同一电压源，也可以不复用同一电压源，在此不做限制。
83.将第一通道超声信号的数字信号和第二通道超声信号的数字信号输出给上位机106，在上位机106中根据数字信号计算出患者的血流速度和强度。
84.其中，如图3所示，信号解调模块101还可以包括低噪声放大器1、
…
、低噪声放大器n，电压-电流转换器1、
…
、电压-电流转换器n，混频器1、混频器2、
…
、混频器2n，加和放大器1、加和放大器2、时钟分配电路1，并且一个超声回波信号对应一个低噪声放大器、一个电压-电流转换器、两个混频器以及两个时钟控制信号。时钟1经过时钟分配电路1后，将分配的时钟1a发送给混频器1，将时钟1b发送给混频器2。并且混频器1为第一通道超声信号，混频器2为第二通道超声信号。
85.第一增益模块102还可以包括第一信号滤波单元1021和第一增益放大单元1022，第一信号滤波单元1021，用于对第一通道超声信号进行信号滤波，并将滤波后的信号输出给第一增益放大单元1022；第一增益放大单元1022，用于对滤波后的第一通道超声信号进行增益放大处理。
86.第二增益模块104还可以包括第二信号滤波单元1041和第二增益放大单元1042，第二信号滤波单元1041，用于对第二通道超声信号进行信号滤波，并将滤波后的信号输出给第二增益放大单元1042；第二增益放大单元1042，用于对滤波后的第二通道超声信号进行增益放大处理。
87.一般，通过第一通道超声信号和第二通道超声信号的相位和相对幅值(即为两个超声信号的幅值之差)这两个参数反映多普勒频偏信号(也即反映患者的血流速度和强度)。由于上述各个模块中采用的器件的实际参数与该器件的标准参数存在偏差，也即存在参数离散性的问题，因此导致计算出的第一通道超声信号和第二通道超声信号的相位和相对幅值分别与各自对应的标准值存在误差。当误差较大时，会导致上位机106中生成的超声图像中存在镜像问题，进而影响医生根据超声图像判断患者真实的血流情况。
88.示例性地，假设第一通道超声信号和第二通道超声信号的相对幅值误差为k，第一通道超声信号的幅值i(t)用公式2表示，第二通道超声信号的幅值q(t)用公式3表示，上位机106中第一通道超声信号和第二通道超声信号的复合信号的幅值x(t)用公式4表示。
89.i(t)＝cos(ωt)
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公式2
90.q(t)＝(1+k)sin(ωt)
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公式3
91.x(t)＝i(t)+q(t)＝cos(ωt)+j(1+k)sin(ωt)＝(1+k/2)e
jωt-(k/2)e
j(-ω)t
ꢀꢀ
公式4
92.其中，ω表示角频率，t表示时间，cos(ωt)表示余弦，sin(ωt)表示正弦，j表示复数，e表示自然对数的底。
93.由上述公式4可知，由于第一通道超声信号和第二通道超声信号的相对幅值存在误差，使得产生镜像频率-ω，若第一通道超声信号和第二通道超声信号的相对幅值误差k为0，则不会产生镜像频率。
94.如图4所示，示出了第一通道超声信号和第二通道超声信号的相对幅值误差较小，镜像频率不明显情况下的复合信号示意图，纵坐标表示血流的速度大小，单位为厘米/秒(cm/s)，正负半轴表示血液流动的方向。例如，当探头向血管中流动的血液发射超声波束时，将迎向探头的方向定义为正半轴，则背离探头的方向定义为负半轴。在此仅是举例说明，可根据实际应用进行调整。
95.图5示出了第一通道超声信号和第二通道超声信号的相对幅值误差较小，镜像频率不明显情况下的超声图像示意图，该图体现是的正常心脏二尖瓣血流超声图像。其中，图中坐标含义与图4相同，在此不再赘述。
96.当产生镜像频率时，会使得生成的超声图像失真。如图6所示，示出了第一通道超声信号和第二通道超声信号的相对幅值误差较大，镜像频率明显情况下的复合信号示意图，对照图4可知，图6中封闭曲线为镜像频率产生的误差复合信号。其中，图中坐标含义与图4相同，在此不再赘述。
97.图7示出了第一通道超声信号和第二通道超声信号的相对幅值误差较大，镜像频率明显情况下的超声图像示意图，该图体现的是镜像频率明显时，心脏二尖瓣血流超声图像，并且相对纵坐标的正负半轴呈现对称形态。其中，图中坐标含义与图4相同，在此不再赘述。
98.综上所述，由于各器件的参数离散性使得第一通道超声信号和第二通道超声信号的相位和相对幅值相对于各自的标准值来说存在误差，进而产生镜像频率，使得超声图像
失真，影响医生对患者真实情况的判断。但是相位误差主要是根据信号解调模块中的混频器的设计决定，为信号解调模块内部的电路性能问题，并且当前采用的信号解调模块可以使得相位误差在指定误差范围内。
99.由于相对幅值误差与第一通道超声信号和第二通道超声信号的链路设计相关，即使相关技术中选用离散性精度高的器件减少相对幅值误差，但是如图6所示，由镜像频率产生的复合信号依然客观存在，因此，本技术提供了一种超声信号采样电路，通过减少相对幅值误差，提高信号采样的准确度，进而解决相关技术中生成的超声图像存在镜像的问题。
100.如图8所示，示出了本技术提供的一种超声信号采样电路，在图3所示的电路结构基础上，电路还包括电压调节模块107，用于输出可调节的第一电压给第一adc采样模块103，并输出可调节的第二电压给第二adc采样模块105。然后，第一adc采样模块103，用于基于第一电压，对第一通道超声信号进行采样，得到第一通道超声信号的数字信号；第二adc采样模块105，用于基于第二电压，对第二通道超声信号进行采样，得到第二通道超声信号的数字信号。
101.通过增加电压调节模块107，使得第一adc采样模块103与第二adc采样模块105可以基于电压调节模块107输出的可调节电压对信号进行更加准确的采样，进而可以得到更准确的数字信号，使得将数字信号输出给上位机后，相对于相关技术中基于固定电压采样生成数字信号并输出给上位机来说，本技术生成的超声图像避免镜像问题。
102.电压调节模块107还可以包括：第一电压调节单元1071和第二电压调节单元1072。其中，第一电压调节单元1071，用于输出可调节的第一电压给第一adc采样模块103；第二电压调节单元1072，用于输出可调节的第二电压给第二adc采样模块105。
103.由于第一通道超声信号和第二通道超声信号为两路并行独立的通道信号，故分别对两个通道进行电压调整，可以使得调整更准确。也即利用第一电压调节单元1071确定可调节的第一电压，并利用第二电压调节单元1072确定可调节的第二电压，通过对第一电压和第二电压分别调整，可以得到更准确的第一电压和第二电压。
104.另外，第一电压调节单元1071还可以包括：第一数模转换dac(digital-to-analog converter，数模转换)单元10711和第一低噪声运放单元10712。第一dac单元10711，用于输出第一模拟信号给第一低噪声运放单元10712；第一低噪声运放单元10712，用于利用第一模拟信号与第一电压的比例关系，输出第一电压。
105.同样地，第二电压调节单元1072还可以包括：第二数模转换dac单元10721和第二低噪声运放单元10722。第二dac单元10721，用于输出第二模拟信号给第二低噪声运放单元10722；第二低噪声运放单元10722，用于利用第二模拟信号与第二电压的比例关系，输出第二电压。
106.在此并不限定第一数模转换dac单元10711、第一低噪声运放单元10712、第二数模转换dac单元10721、第二低噪声运放单元10722的具体器件型号，可根据实际应用进行调整。
107.通过第一数模转换dac单元10711和第一低噪声运放单元10712对第一模拟信号的处理，可以得到更准确的第一电压；通过第二数模转换dac单元10721和第二低噪声运放单元10722对第二模拟信号的处理，可以得到更准确的第二电压。并且，通过第一低噪声运放单元10712和第二低噪声运放单元10722可以实现对负载的有效驱动，以及使得输出的第一
电压和第二电压更加稳定、电气噪声更小。
108.这里，第一dac单元10711为电流型dac芯片或电压型dac芯片，第二dac单元10721为电流型dac芯片或电压型dac芯片。在此并不限定芯片的具体型号，可根据实际应用进行调整。通过设置第一dac单元10711和第二dac单元10721的具体器件组成，可以更准确的对第一模拟信号和第二模拟信号进行信号处理。
109.电路还包括存储器108，用于存储第一电压对应的第一预设逻辑控制字和第二电压对应的第二预设逻辑控制字。电压调节模块107从存储器108中读取第一预设逻辑控制字和第二预设逻辑控制字，并基于第一预设逻辑控制字输出第一电压给第一adc采样模块103，基于第二预设逻辑控制字输出第二电压给第二adc采样模块105。这里，存储器108可以是可重复擦写存储器。
110.通过设置存储器108存储调整好的第一预设逻辑控制字和第二预设逻辑控制字，可以使得再次对超声回波信号进行信号处理时，直接获取第一预设逻辑控制字和第二预设逻辑控制字，不需要再次调整第一电压和第二电压，减少计算量。
111.在介绍完超声信号采样电路的电路连接结构后，接下来介绍超声信号采样方法，具体包括以下步骤：
112.a1，对超声回波信号进行信号解调，得到正交的第一通道超声信号和第二通道超声信号；
113.a2，基于可调节的第一电压，对第一通道超声信号进行模数转换，得到第一通道超声信号的数字信号；并，基于可调节的第二电压，对第二通道超声信号进行模数转换，得到第二通道超声信号的数字信号。
114.通过基于可调节的第一电压和可调节的第二电压对第一通道超声信号、第二通道超声信号分别进行采样，相对于现有技术中只能通过固定电压对第一通道超声信号、第二通道超声信号分别进行采样来说，可以减少由于器件离散性导致的误差，进而可以得到更准确的数字信号。
115.接下来分三部分介绍上述超声信号采样方法，包括：一、确定第一预设数字信号、第二预设数字信号，二、确定第一电压、第二电压，三、校准第一预设数字信号和第一测试值、以及校准第二预设数字信号和第二测试值。
116.一、确定第一预设数字信号、第二预设数字信号
117.以频域的表示方式描述超声回波信号，假设超声回波信号表示为a*sin[(ω0+ωd)*t]，其中，a表示信号幅值，ω0表示载波的角频率，ωd表示多普勒频偏的角频率。若分别用(4/π)*sin(ω0t)和(4/π)*cos(ω0t)与超声回波信号的表达式相乘，得到以下公式5、公式6。
[0118]
a*sin[(ω0+ωd)*t]*(4/π)*sin(ω0t)＝(2/π)a[cos(ωdt)-cos(2ω0+ωd)]
ꢀꢀ
公式5
[0119]
a*sin[(ω0+ωd)*t]*(4/π)*cos(ω0t)＝(2/π)a[sin(ωdt)+sin(2ω0+ωd)]
ꢀꢀ
公式6
[0120]
将公式5和公式6中的信号输入给低通滤波器后，滤掉公式5和公式6中的高频信号部分2ω0+ωd，得到包含多普勒频偏ωd的低频信号部分，也即第一通道超声信号和第二通道超声信号。在得到多普勒频偏ωd之后，在上位机106中通过上述公式1以及fd＝2πωd可知血流的速度。
[0121]
将第一通道超声信号和第二通道超声信号分别输出给第一adc采样模块103和第
二adc采样模块105，得到第一adc采样模块103输出的第一预设数字信号，以及第二adc采样模块105输出的第二预设数字信号。
[0122]
以第一adc采样模块103输出第一预设数字信号的过程为例进行说明：
[0123]
假设第一adc采样模块103的内部结构如图9所示，由于第一通道超声信号在第一增益放大单元1022中进行分频，得到第三通道超声信号和第四通道超声信号。因此将第三通道超声信号和第四通道超声信号中的一个信号输入至引脚9，另一个信号输入至引脚10。且将第一adc采样模块103对应的可输入电压值输入至引脚3。并通过引脚19和引脚20输出对应的第一预设数字信号。
[0124]
图9中引脚1表示的是转换起始标志位convst，引脚2表示的是芯片寄存器复位信号rst，引脚3表示的是参考电压输入refin，引脚4表示的是参考电压“地”refm-4，引脚5表示的是芯片内部参考电压refbufout，引脚6表示的是无连接nc，引脚7表示的是芯片内部参考电压refp，引脚8表示的是参考电压“地”refm-8，引脚9表示的是模拟输入信号ainp，引脚10表示的是模拟输入信号ainm，引脚11表示的是芯片供电“地”gnd-11，引脚12表示的是模拟电源供电rvdd，引脚13表示的是芯片供电滤波decap-13，引脚14表示的是芯片供电滤波decap-14，引脚15表示的是芯片供电“地”gnd-15，引脚16表示的是芯片数字接口供电dvdd，引脚17表示的是转换数据输出3sdo-3，引脚18表示的是转换数据输出2sdo-2，引脚19表示的是转换数据输出1sdo-1，引脚20表示的是转换数据输出0sdo-0，引脚21表示的是多功能数字输出rvs，引脚22表示的是串口数据输入sdi，引脚23表示的是串口时钟输入sclk，引脚24表示的是芯片使能片选信号cs，引脚25表示的是无连接ep。
[0125]
假设第一adc采样模块103中分辨率位数为n，n为正整数，第三通道超声信号和第四通道超声信号之间的模拟电压值差为u，第一adc采样模块103对应的输入电压值为v_ref，则通过公式7得到转换后的第一预设数字信号：
[0126]
第一预设数字信号＝u*2
n-1
/v_ref
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式7
[0127]
具体地，将(-v_ref，v_ref)均分为2n等份，如图10所示，将模拟电压值差u与2n个电压值分别进行比较，选出最接近的电压值作为输出的数字信号。图10中纵坐标表示2n个电压值，即(-2
n-1
，2
n-1
)，横坐标表示模拟电压值差u，其单位为lsb，例如-2
n-1
对应的u为1-v_ref，2
n-1
对应的u为-1+v_ref。
[0128]
第二adc采样模块105输出第二预设数字信号的过程可参考第一adc采样模块103输出第一预设数字信号的过程，在此不再赘述。
[0129]
二、确定第一电压、第二电压
[0130]
以第一dac单元10711为电流型dac芯片为例进行说明，具体通过以下步骤确定第一电压：
[0131]
b1，利用第一初始电压对第一通道超声信号进行模数转换，得到第一测试值；
[0132]
b2，调节第一初始电压直至第一测试值与第一预设数字信号之间的差值在预设阈值范围内，得到第一电压。
[0133]
示例性地，由于第一adc采样模块103对应的可输入电压值为指定电压值范围，故任选指定电压值范围内的一电压作为第一初始电压，如图11所示，示出了电流型dac芯片与低噪声运放芯片之间的连接关系示意图。通过对电流型dac芯片写入任一逻辑控制输入位，即可得到逻辑控制输入位对应的输出电压。因此当确定第一初始电压后，可以通过计算确
定第一初始电压对应的逻辑控制输入位，然后通过调节逻辑控制输入位，实现调节第一初始电压的目的。
[0134]
具体地，电流型dac芯片中的引脚1至引脚10为逻辑控制输入位，引脚22为电流型dac芯片输出的电流值i
out1
，当电流值流经电阻r1时，输出电压v
+in
。同时电压v
+in
作为低噪声运放芯片中引脚4的输入，低噪声运放芯片通过电阻r2、r3构成同相比例放大电路，因此，低噪声运放芯片的引脚6，即输出第一电压与引脚4的电压v
+in
输入关系通过公式8表示。又，v
+in
＝i
out1*
r1，则第一电压与v
+in
输入关系还可以通过公式9表示。
[0135]
第一电压＝((r2+r3)/r2)*v
+in
ꢀꢀꢀꢀꢀ
公式8
[0136]
第一电压＝((r2+r3)/r2)*i
out1*
r1
ꢀꢀꢀ
公式9
[0137]
图11中电流型dac芯片的引脚1表示的是d9，即逻辑控制输入位的第9位，引脚2表示的是d8，即逻辑控制输入位的第8位，引脚3表示的是d7，即逻辑控制输入位的第7位，引脚4表示的是d6，即逻辑控制输入位的第6位，引脚5表示的是d5，即逻辑控制输入位的第5位，引脚6表示的是d4，即逻辑控制输入位的第4位，引脚7表示的是d3，即逻辑控制输入位的第3位，引脚8表示的是d2，即逻辑控制输入位的第2位，引脚9表示的是d1，即逻辑控制输入位的第1位，引脚10表示的是d0，即逻辑控制输入位的第0位，引脚11表示的是无连接nc-11，引脚12表示的是无连接nc-12，引脚13表示的是无连接nc-13，引脚14表示的是无连接nc-14，引脚15表示的是芯片休眠控制sleep，引脚16表示的是芯片内部“参考地”extlo，引脚17表示的是外部参考输入extio，引脚18表示的是满量程输出电流偏置biasj，引脚19表示的是芯片内部去耦comp1，引脚20表示的是芯片模拟“地”agnd，引脚21表示的是dac输出口2iout2，引脚22表示的是dac输出口1iout1，引脚23表示的是芯片内部去耦comp2，引脚24表示的是芯片模拟供电输入avdd，引脚25表示的是时序模式选择mode，引脚26表示的是芯片数字“地”dgnd，引脚27表示的是芯片数字供电输入dvdd，引脚28表示的是转换参考时钟输入clk。
[0138]
低噪声运放芯片的引脚1表示的是无连接nc1，引脚2表示的是反相端输入-in，引脚3表示的是同相端输入，即+in，引脚4表示的是芯片供电-，即v-，引脚5表示的是无连接nc5，引脚6表示的是低噪声放大器输出out，引脚7表示的是芯片供电+，即v+，引脚8表示的是无连接nc8。
[0139]
同样地，具体通过以下步骤确定第二电压：
[0140]
c1，利用第二初始电压对第二通道超声信号进行模数转换，得到第二测试值；
[0141]
c2，调节第二初始电压直至第二测试值与第二预设数字信号之间的差值在预设阈值范围内，得到第二电压。
[0142]
确定第二电压的具体执行过程可参考确定第一电压的执行过程，在此不再赘述。
[0143]
通过对第一初始电压、第二初始电压的调节，确定最终的第一电压和第二电压，以便于基于最终的第一电压和第二电压，对信号进行更加准确的采样，进而可以得到更准确的数字信号。
[0144]
三、校准第一预设数字信号和第一测试值、以及校准第二预设数字信号和第二测试值
[0145]
在确定第一预设数字信号、第二预设数字信号、第一电压、第二电压，并利用第一电压、第二电压得到第一测试值、第二测试值之后，若第一测试值大于第一预设数字信号，
则增大第一初始电压；若第一测试值小于第一预设数字信号，则减小第一初始电压。
[0146]
同样地，若第二测试值大于第二预设数字信号，则增大第二初始电压；若第二测试值小于第二预设数字信号，则减小第二初始电压。
[0147]
通过比较第一预设数字信号和根据第一初始电压确定的第一测试值的大小，以及比较第二预设数字信号和根据第二初始电压确定的第二测试值的大小，更准确的调节第一初始电压和第二初始电压，最终得到更准确的第一电压和第二电压。
[0148]
本技术的一实施例中，通过以下方法增大或减小第一初始电压：
[0149]
通过逐位增加第一预设逻辑控制字增大第一初始电压；通过逐位减小第一预设逻辑控制字减小第一初始电压。
[0150]
例如，当前第一初始电压对应的第一预设逻辑控制字为0000001000，若需要增大当前第一初始电压，则逐位增加第一预设逻辑控制字，也即此时第一预设逻辑控制字变为0000010000，若需要减小当前第一初始电压，则逐位减小第一预设逻辑控制字，也即此时第一预设逻辑控制字变为0000000100。
[0151]
本技术的一实施例中，通过以下方法增大或减小第二初始电压：
[0152]
通过逐位增加第二预设逻辑控制字增大第二初始电压；通过逐位减小第二预设逻辑控制字减小第二初始电压。
[0153]
通过采用逐位增加或减少第一预设逻辑控制字或者第二预设逻辑控制字的方法，精准的调整第一预设逻辑控制字或者第二预设逻辑控制字，以便于更准确的调节第一初始电压和第二初始电压，最终得到更准确的第一电压和第二电压。
[0154]
本技术的一实施例中，还可以采用二分法，调节第一初始电压，以及采用二分法，调节第二初始电压。
[0155]
例如，假设第一预设逻辑控制字可以是0000、0001、0010、0100、1000中的任意一个，则将上述逻辑控制字分为两部分，第一部分是0000、0001、0010，第二部分是0100、1000，在初次判断第一测试值与第一预设数字信号大小时，可以从第一部分或者第二部分中先确定一个最大或最小控制字作为第一预设逻辑控制字，生成第一初始电压，并基于第一初始电压生成第一测试值进行调节。以从第一部分中确定最大控制字作为第一预设逻辑控制字为例进行说明，即将0010作为第一预设逻辑控制字，若此时第一预设数字信号小于第一测试值，需要增大第一预设逻辑控制字，则从第二部分中继续选择控制字生成对应的第一预设数字信号与第一测试值进行比较。若此时第一预设数字信号大于第一测试值，需要减小第一预设逻辑控制字，则继续从第一部分中选择控制字生成对应的第一预设数字信号与第一测试值进行比较。按照上述流程循环比较，得到最终调节完成的第一初始电压和第二初始电压。
[0156]
再例如选择初始电压a对应的逻辑控制字作为第一预设逻辑控制字，根据初始电压a对应的逻辑控制字生成第一初始电压，并基于第一初始电压生成第一测试值，若此时第一测试值小于第一预设数字信号，确定需要调大输入电压，则将初始电压a对应的逻辑控制字调整为电压b对应的逻辑控制字，再利用电压b对应的逻辑控制字调节第一初始电压，并基于调节后的第一初始电压生成第一测试值，若此时第一测试值大于第一预设数字信号，则确定需要调小输入电压，故合理的电压应该在初始电压a和电压b之间，然后可以选择初始电压a和电压b中间的一个电压c对应的逻辑控制字控制输入电压。
[0157]
继续利用电压c对应的逻辑控制字调节第一初始电压，并基于调节后的第一初始电压生成第一测试值，若此时第一测试值小于第一预设数字信号，确定需要调大输入电压，则说明期望的电压应该在电压c和电压b之间，由此，可以在电压c和电压b之间寻找一个电压d，若再次确定需要调小输入电压，则期望的电压应该在电压c和电压d之间，以此类推可以逐步缩小电压取值范围，得到合理的电压。
[0158]
通过利用二分法调节第一初始电压和第二初始电压，可以减少计算量，加快查找速度。
[0159]
如图12所示，示出了第一电压校准的流程图，包括以下步骤：
[0160]
s1201，利用第一初始电压对第一通道超声信号进行模数转换，得到第一测试值；并确定第一初始电压对应的第一预设逻辑控制字。
[0161]
s1202，判断第一测试值与第一预设数字信号之间的差值是否小于预设阈值，若否，则执行步骤s1203，若是，则执行步骤s1204。
[0162]
s1203，逐位增加第一预设逻辑控制字增大第一初始电压。
[0163]
s1204，逐位减小第一预设逻辑控制字减小第一初始电压。
[0164]
s1205，存储最终的第一电压对应的第一预设逻辑控制字。
[0165]
图13示出了本技术一个实施例提供的超声诊断仪1300的结构示意图。下面以超声诊断仪1300为例对实施例进行具体说明。应该理解的是，图13所示超声诊断仪1300仅是一个范例，并且超声诊断仪1300可以具有比图13中所示的更多的或者更少的部件，可以组合两个或多个的部件，或者可以具有不同的部件配置。图中所示出的各种部件可以在包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路在内的硬件、软件、或硬件和软件的组合中实现。
[0166]
图13中示例性示出了根据示例性实施例中超声诊断仪1300的硬件配置框图。
[0167]
如图13所示，超声诊断仪1300可以包括：处理器110、存储器120、显示单元130和探头140、以及上述的超声信号采样电路150；其中，
[0168]
探头140，用于发射超声波束，并接收超声回波信号；
[0169]
显示单元130，用于显示超声图像；
[0170]
存储器120被配置为存储用于超声图像所需的数据，可包括软件程序，应用界面数据等；
[0171]
处理器110，被配置为将数字信号发送给上位机106，并接收上位机106发送的超声图像；数字信号是通过上述超声信号采样电路150得到的。
[0172]
图14为根据本技术一个实施例的应用原理的示意图。其中，该部分可由图13所示超声诊断仪的部分模块或功能组件实现，下面将仅针对主要的部件进行说明，而其它部件，如存储器、控制器、控制电路等，此处将不进行赘述。
[0173]
如图14所示，应用环境中可以包括用户界面310，用于显示所述用户界面的显示单元320以及处理器330。
[0174]
显示单元320可以包括显示面板321、背光组件322。其中，显示面板321被配置为对超声图像进行显示，背光组件322位于显示面板321背面，背光组件322可以包括多个背光分区(图中未示出)，各背光分区可以发光，以点亮显示面板321。
[0175]
处理器330可以被配置为控制背光组件322中各背光分区的背光源亮度，以及控制探头发射宽波束和接收回波信号。
[0176]
其中，处理器330可以包括聚焦处理单元331、波束合成单元332、频谱生成单元333。其中聚焦处理单元331可以被配置为对当前帧超声图像执行聚焦处理，聚焦处理包括：以当前帧超声图像中的指定位置为宽波束的聚焦位置，根据指定位置的发射系数向目标检测区域发射宽波束；并接收指定位置反馈的回波信号。波束合成单元332被配置为当对目标检测区域完成聚焦处理之后，对指定位置反馈的回波信号进行波束合成，得到扫描信息。频谱生成单元333被配置为基于各指定位置的扫描信息进行多普勒成像。
[0177]
所属技术领域的技术人员能够理解，本技术的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本技术的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
[0178]
在示例性实施例中，本技术提供的一种超声信号采样方法的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在计算机设备上运行时，程序代码用于使计算机设备执行本说明书上述描述的根据本技术各种示例性实施方式的超声信号采样方法中的步骤。
[0179]
程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
[0180]
本技术的实施方式用于超声信号采样的程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在超声设备上运行。然而，本技术的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0181]
可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0182]
可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0183]
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本技术操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户超声设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户超声诊断仪上、部分在远程超声诊断仪上执行、或者完全在远程超声诊断仪或服务端上执行。在涉及远程超声诊断仪的情形中，远程超声诊断仪可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户超声诊断仪，或者，可以连接到外部超声诊断仪(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0184]
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了装置的若干单元或子单元，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本技术的实施方式，上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。反之，上文描述的一个单元的特征和功能可以进一步划分为由多个单元来具体化。
[0185]
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本技术方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
[0186]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0187]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程图像缩放设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程超声信号采样设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0188]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程超声信号采样设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0189]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程超声信号采样设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0190]
尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
[0191]
显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。