一种可拓展的串行超声发射采集模块、系统及采集方法与流程

本发明涉及超声，具体为一种可拓展的串行超声发射采集模块、系统及采集方法。

背景技术：

1、超声成像发射采集模块是超声成像系统的核心组成部分，包括超声发射器、超声接收器和信号处理模块。在超声发射器产生的高频超声波脉冲发送到被检体内之前，需要经过超声探头做电转声的变换，根据不同应用方向的需求，超声探头的阵元数目可能不同，从几十到几百甚至几千个阵元不等，不同应用方向的需求均需要进行大致相同但是又需要专门化定制的设计，这样导致产生了大量冗余的低效重复性工作，严重降低了生产效率。

2、有鉴于此，申请人研发出一种可拓展的串行超声发射采集方法，其依托于一种可拓展的串行超声发射采集模块，辅以相应的一种可拓展的串行超声发射采集系统和采集方法，可以方便的定制出不同需求的超声系统。其中超声发射器起到产生高频超声波脉冲的作用，并将其传输到被检体内，超声波在不同组织之间传播时会遇到声阻抗不同的界面，从而发生反射和散射。超声接收器负责收集经过物体表面的超声波反射和散射信号，并将其传送到信号处理模块进行后续处理，包括放大、滤波和解调等操作。能够根据不同的超声成像系统设计要求进行快速调整。优势在于其灵活性和可拓展性。通过采用可拓展的串行超声发射采集方法，不仅可以快速搭建适用于不同应用方向的超声成像系统，还能够根据特定需求进行定制化设计。这使得本发明具有广泛的应用前景，包括但不限于医疗诊断、工业检测和科学研究等领域。

3、与此同时，本发明旨在通过创新设计，使超声成像发射采集模块能够适应不同应用方向，并提供一种可拓展的串行超声发射采集方法，以促进超声成像系统的快速搭建。

4、综上所述，本发明提供了一种创新的超声成像发射采集模块及其在超声成像技术中的应用，通过采用可拓展的串行超声发射采集方法，为快速搭建不同应用方向的超声成像系统提供了一种高效可行的解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可拓展的串行超声发射采集方法及系统，以解决上述背景技术中提出的目前在超声发射采集系统中，存在的不同应用方向的需求均需要进行大致相同但是又需要专门化定制的设计，这样导致产生了大量冗余的低效重复性工作，严重降低了生产效率的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可拓展的串行超声发射采集模块，包括：

3、发射器，用于产生超声波激励信号并将其发送到探头阵元中；发射器的工作受控于fpga发出的控制信号；

4、接收器，用于接收从探头阵元接收的超声波信号，并将其传送给后续的处理部件；

5、fpga，用于接收从探头阵元接收的超声波信号，并将其传送给后续的处理部件；

6、时钟产生处理器；用于产生稳定的时钟信号，并根据需要选择参考时钟源；时钟产生处理器保证模块内各部件的同步操作和给后续模块提供时钟；

7、数据传输器；用于将采集到的信号传输给外部设备进行进一步处理和分析，同时接收；数据传输器可以采用各种通信接口将上述组件的合理配置和相互配合，实现多个发射接收通路在一个超声发射采集模块的拓展集成。

8、作为一种优选的技术方案，时钟产生处理器使用模块内部的原晶振时钟，或者接收来自其他超声发射采集模块的时钟信号作为参考。

9、一种可拓展的串行超声发射采集系统，包括上述的一种可拓展的串行超声发射采集模块，根据需求将多个所述模块进行电气连接，所述电气连接包括控制信号和时钟连接，使得多个所述模块能够正常通信和同步操作，通过上位机数据线或通信接口将主控模块和上位机相连进行数据传输连接，以实现数据的传输和通信。

10、作为一种优选的技术方案，数据线或通信接口包括usb、ethernet、sfp中的一种或者多种。

11、一种可拓展的串行超声发射采集方法，包括有以下步骤：

12、步骤s1：确定模块数量和编号：系统上电后，模块进行连接检测，没有连接上一个模块的即为第一个模块(模块一)，并向下一个模块发送编号信息，循环执行直到最后一个模块，最后一个模块通过总控线向所有模块发送该操作完成信号，以确认每个模块的编号确定完毕；

13、步骤s2：时钟同步处理操作：模块一开始控制时钟产生处理器对时钟进行处理，生成不同的时钟信号用于模块内和下一个模块；在时钟稳定后，模块一通知下一个模块使用上一个模块的时钟信号，循环执行直到最后一个模块结束时钟处理；

14、步骤s3：时钟延时调整：根据时钟产生处理器的不同，进行两类时钟处理操作：对由于传输线延时引起的时钟延时进行调整，使得生成的时钟信号与上一个模块的时钟信号同步。对于测量模块之间的时钟延时，在进行超声激励和采集操作时，根据测量的时钟延时值，进行不同的操作延时，以确保操作的控制同步；

15、步骤s4：超声发射采集操作：在完成步骤s2和步骤s3后，模块之间进行超声发射和采集操作；模块1通过通讯线给上位机发送准备完成的指令，上位机可以对串行超声发射采集系统进行操作；开始发射采集，上位机开始给模块1发送扫描指令，模块1通过串行通讯线和总控线根据不同的扫描指令给其他模块发送指令，从而完成超声发射采集准备操作；每个模块根据预设的采集规则和时序进行超声发射和数据采集，并将采集到的数据传输给上位机。

16、作为一种优选的技术方案，扫描指令包括有扫描频率、发射信号频率、tgc、扫描模式指令。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、本发明提供了一种创新的超声成像发射采集模块及其在超声成像技术中的应用，通过采用可拓展的串行超声发射采集方法，为快速搭建不同应用方向的超声成像系统提供了一种高效可行的解决方案。不仅可以快速搭建适用于不同应用方向的超声成像系统，还能够根据特定需求进行定制化设计，于医疗诊断、工业检测和科学研究等领域具有广泛的应用价值。

技术特征：

1.一种可拓展的串行超声发射采集模块，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种可拓展的串行超声发射采集模块，其特征在于，所述时钟产生处理器使用模块内部的原晶振时钟，或者接收来自其他超声发射采集模块的时钟信号作为参考。

3.一种可拓展的串行超声发射采集系统，其特征在于，包括上述的一种可拓展的串行超声发射采集模块，根据需求将多个所述模块进行电气连接，所述电气连接包括控制信号和时钟连接，使得多个所述模块能够正常通信和同步操作，通过上位机数据线或通信接口将主控模块和上位机相连进行数据传输连接，以实现数据的传输和通信。

4.根据权利要求3所述的一种可拓展的串行超声发射采集系统，其特征在于，所述数据线或通信接口包括usb、ethernet、sfp中的一种或者多种。

5.一种可拓展的串行超声发射采集方法，其特征在于，包括有以下步骤：

6.根据权利要求5所述一种可拓展的串行超声发射采集方法，其特征在于，所述扫描指令包括有扫描频率、发射信号频率、tgc、扫描模式指令。

技术总结
本发明公开了一种可拓展的串行超声发射采集模块，其包括发射器、接收器、FPGA、数据传输器和时钟产生处理器，同时提供一种可拓展的串行超声发射采集方法，通过将上述采集模块组装成采集系统，使超声成像发射采集模块能够适应不同应用方向，并提供一种可拓展的串行超声发射采集方法，以促进超声成像系统的快速搭建为快速搭建不同应用方向的超声成像系统提供了一种高效可行的解决方案。

技术研发人员：尉迟明,张求得,张继伟,刘权权,乃比江·艾尼娃,丁明跃
受保护的技术使用者：维视医学影像有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16