超音波探头检验系统及超音波探头检验方法与流程

本发明涉及超音波
技术领域：
，特别是一种超音波探头检验系统及超音波探头检验方法。
背景技术：
：超音波为超过20khz的音波，被广泛应用于医学、工业等众多领域。超音波设备例如超音波诊断仪用于扫描人体内器官、组织及胎儿。在使用时，不同超音波探头可于相同的超音波设备上替换使用，使用者有可能因为使用到品质不佳或损坏的超音波探头而使超音波设备无法产生清楚的扫描影像。在相关技术中透过量测超音波探头的阻抗来判断超音波探头的品质，然而采用量测阻抗的方式需要在超音波设备上增加阻抗量测电路及在超音波探头上增加用于阻抗量测的控制讯号的控制线路，不利于缩小超音波探头尺寸及节省制造成本。因此，需要发展出一种超音波探头检验系统及超音波探头检验方法，不须量测超音波探头的阻抗即可得知超音波探头是否合格。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种超音波探头检验系统及方法，其能够无需量测超音波探头的阻抗即可得知其是否合格。为达到上述目的，本发明提供了一种超音波探头检验系统，其包含：连接介面，耦接于超音波探头，用以从该超音波探头接收第一接收讯号；存储器，用以储存超音波探头数据库；及控制器，耦接于该连接介面及该存储器，用以依据该第一接收讯号产生第一特征图像，将该第一特征图像及一组内建图像进行比较以产生第一组相似度，及当该第一组相似度与该超音波探头数据库中的第二组相似度之间至少部分的相似度不匹配时，判定该超音波探头不合格。较佳的，该第一组相似度包含多个相似度，当该多个相似度中的一个相似度超出该第二组相似度中对应相似度的容忍值时，该控制器判定该多个相似度中的该相似度与该第二组相似度中的该对应相似度不匹配。较佳的，当该超音波探头于刚出厂时，该连接介面从该超音波探头接收第二接收讯号，该控制器依据该第二接收讯号产生第二特征图像以及将该第二特征图像及该组内建图像进行比较以产生该第二组相似度。较佳的，当该超音波探头于刚出厂时，该连接介面从该超音波探头接收第二接收讯号，该控制器依据该第二接收讯号产生第二特征图像，当该超音波探头使用预设时间后，该控制器将该第二特征图像加权衰减值产生第三特征图像，该衰减值对应该预设时间，该控制器将该第三特征图像及该组内建图像进行比较以产生该第二组相似度。较佳的，该第二组相似度为该控制器前次针对该超音波探头产生的一组相似度。较佳的，该控制器将该第一组相似度及该超音波探头的一组初始相似度相比以判定该超音波探头的品质是否稳定，及当该第一组相似度超过该超音波探头的该组初始相似度的容忍值时，该控制器判定该超音波探头的品质已恶化。较佳的，该控制器载入人工类神经网路以依据该特征图像及该组内建图像产生该第一组相似度。为达到上述目的，本发明还提供了一种超音波探头检验方法，其包含：连接介面从超音波探头接收第一接收讯号；依据该第一接收讯号产生第一特征图像；将该第一特征图像及一组内建图像进行比较以产生第一组相似度；及当该第一组相似度与超音波探头数据库中的第二组相似度之间至少部分的相似度不匹配时，判定该超音波探头不合格。较佳的，还包含：当该超音波探头于刚出厂时，该连接介面从该超音波探头接收第二接收讯号；利用该第二接收讯号产生第二特征图像；使用该第二特征图像及该组内建图像进行比较以产生该第二组相似度。较佳的，还包含：当该超音波探头于刚出厂时，该连接介面从该超音波探头接收第二接收讯号；利用该第二接收讯号产生第二特征图像；当该超音波探头使用预设时间后，将该第二特征图像加权衰减值产生第三特征图像，该衰减值对应该预设时间；及与现有技术相比，本发明提供的超音波探头检验系统及方法，其藉由超音波探头的特征图像的相似度的变化来判断超音波探头的品质，不须额外的阻抗量测电路及控制线路即可得知超音波探头是否合格，可缩小超音波探头尺寸及节省制造成本。附图说明图1为本发明实施例中超音波探头检验系统的示意图。图2和图3分别显示同个超音波探头于不同时间产生的第二特征图像及第一特征图像。图4为本发明实施例中超音波探头检验方法的流程图。具体实施方式为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。图1为本发明实施例中超音波探头检验系统10的示意图，超音波探头检验系统10可包含连接介面100、控制器102及存储器104。控制器102可耦接于连接介面100及存储器104。连接介面100可透过缆线120耦接于超音波探头12。超音波探头检验系统10可以是独立的超音波设备，可耦接各种不同的超音波探头12。超音波探头12的种类可以是线型(linear)、扇形(sector)、弧形(convex)或其他种类。超音波探头12可能因为未适当地与连接介面100连接，或是因为长期使用而导致元件功能衰退或超音波探头12与异物碰触致使元件故障，而无法正确输出讯号。此时可以使用超音波探头检验系统10可来检验超音波探头12是否合格，以防止使用者使用不合格的超音波探头12造成错误的诊断。超音波探头12可发射超音波，如20khz到10mhz之间的频率的超音波，及接收超音波通过不同介质介面时产生的反射波，并将接收到的反射波转换为接收讯号。超音波探头12包含缆线120、多个转换器122、匹配层124及声透镜126。超音波探头检验系统10可透过缆线120传送交流电压以控制多个转换器122，及透过缆线120从多个转换器122接收接收讯号。缆线120可包含多条电线分别耦接多个转换器122，超音波探头检验系统10可透过多条电线传送专门的交流电压以分别控制多个转换器122，及分别从多个转换器122接收接收讯号。匹配层124可具有合适的音阻(acousticimpedance)以提供转换器122及接触物体之间较佳的匹配，帮助大部分的超音波进入接触物体。声透镜126可为超音波可穿透的塑胶镜片，用于隔绝及保护超音波探头12。多个转换器122可以阵列形式设置，并可为压电(piezoelectric)转换器或电容式(capacitive)转换器，例如多个转换器122可包含128或256个通道的压电转换器。每个转换器122皆可独立运作，可独立依据施加的交流电压的振幅和/或频率产生超音波，及可独立将收到的反射讯号转换为接收讯号。多个转换器122可依序或同时依据相同或不同的施加电压产生对应的超音波，或依序或同时将相同或不同的反射讯号转换为对应的接收讯号。例如，多个转换器122可依序依据100v的交流电压产生具有20khz的超音波，及依序依据120v的交流电压产生具有30khz的超音波，或依序将接收到的20khz的反射讯号转换为100v的交流电压，及依序将接收到的30khz的反射讯号转换为120v的交流电压。超音波探头12发射的超音波可轻易穿透水或人体，但在空气中会快速衰减且几乎不传导。由于转换器122的材料均匀度或切割形状的差异，多个转换器122之间会有些微差异，其压电转换特性也不会完全相同，再加上各个超音波探头12的转换器122、匹配层124及声透镜126在制程中可能因程序、温度或元件密度的些微差距对超音波的产生或传导效果在对应每一个转换器122单元的位置不会一模一样，因此相同的超音波通过每一只不同的超音波探头12前端时所接收到的产生的接收讯号不会相同，因此每个超音波探头12在相同条件下产生的反射讯号可为独特的，反映出其转换器122、匹配层124及声透镜126的特性。对于同一个超音波探头12来说，由于多个转换器122中的某些转换器122可因为长期使用或撞击而产生碎裂、变质或损坏，或是与连接介面100的连接不稳固而减低超音波强度或无法产生超音波，在不同时间产生的反射讯号也可有所差异。在某些实施例中，当超音波探头12于刚出厂时，超音波探头12可在空气介质内未接触其他物件的状况下发送预设讯号，该多个预设讯号为超音波信号不易在空气中传递，因此会由匹配层124及声透镜126反射而由转换器122接收其相应的反射讯号，及将反射讯号转换为第二接收讯号。在其他实施例中，超音波探头12可也可放置于其他介质内如水等，接着发送预设讯号，接收其相应的反射讯号，及将反射讯号转换为第二接收讯号。在本发明也可以使超音波探头12面对一个超音波讯号源，直接接收超音波讯号源发射的预设讯号。连接介面100可从超音波探头12接收第二接收讯号，控制器102可依据第二接收讯号产生第二特征图像以及将第二特征图像及一组内建图像进行比较以产生第二组相似度，并将第二组相似度以及其产生时间储存于存储器104内的超音波探头数据库1040。在某些实施例中，第二组相似度可为控制器102前次针对超音波探头12产生的一组相似度。之后在超音波探头检验系统10上再次使用超音波探头12时，超音波探头12可依照产生第二接收讯号相同的方式在空气介质或其他介质内发送预设讯号，接收其相应的反射讯号，及将反射讯号转换为第一接收讯号。连接介面100可从超音波探头12接收第一接收讯号。控制器102可依据接收讯号产生第一特征图像，接着比较第一特征图像及该组内建图像以产生第一组相似度。图2和图3分别显示同个超音波探头12于不同时间产生的第二特征图像及第一特征图像，其中粗细亮度不一的多条平行线显示匹配层124及声透镜126的超音波反射。图3区域a及b的缺口显示对应转换器122因为碎裂、变质或损坏或与连接介面100的连接不稳固而无法产生超音波或产生较弱的超音波。超音波探头12的特征图像不但可在水平方向上显示匹配层124及声透镜126的特征，也可在垂直方向上显示多个转换器122的特征。由于反射讯号可反映出超音波探头12在不同时间的差异，依据反射讯号产生的特征图像及第一组相似度、第二组相似度也可反映出超音波探头12在不同时间的差异。控制器102可比较第一组相似度及超音波探头数据库1040中的第二组相似度以判定超音波探头12是否合格。当第一组相似度与超音波探头数据库1040中的第二组相似度之间所有的相似度都匹配时，第一组相似度及第二组相似度可分别对应同一个超音波探头12在不同时间的量测且超音波探头12的讯号品质稳定，控制器102可判定超音波探头12为合格；当第一组相似度与超音波探头数据库1040中的第二组相似度之间至少部分的相似度不匹配且剩余部分的相似度都匹配时，第一组相似度及第二组相似度可分别对应同一个超音波探头12在不同时间的量测且超音波探头12的讯号品质可能因为使用状况或连接状况不佳而降低，控制器102可判定超音波探头12为不合格。第一组相似度包含多个相似度，第二组相似度也包含多个相似度。当第一组相似度中的一个相似度超出第二组相似度中对应相似度的容忍值时，控制器102可判定第一组相似度中该相似度与第二组相似度中该对应相似度不匹配；当第一组相似度中的一个相似度未超出第二组相似度中对应相似度的容忍值时，控制器102可判定第一组相似度中该相似度与第二组相似度中该对应相似度互相匹配。容忍值可例如为0.2％。当判定超音波探头12不合格后，控制器102可藉由显示输出或其他输出方式通知使用者检查连接介面100和超音波探头12的连接状况。控制器102可载入人工类神经网路，例如卷积类神经网路或其他相似度演算法以依据特征图像及该组内建图像产生超音波探头12的第一组相似度或第二组相似度。卷积类神经网路或其他相似度演算法可于出厂时训练完成并安装于超音波探头检验系统10之内。每个超音波探头检验系统10内可安装相同或不同的卷积类神经网路或其他相似度演算法。该组内建图像可包含1或更多个不同的内建图像，内建图像的数目越多，第一组相似度及第二组相似度的辨识度越精确。该组内建图像可储存于存储器104内，并可做为相似度比较的基准。在某些实施例中，该组内建图像可包含多个超音波探头在空气介质内未接触其他物件的状况下发送预设讯号，以及依据所接收到的讯号产生的多个特征图像。例如，该组内建图像可包含100个超音波探头在空气介质内未接触其他物件的状况下所产生的100个特征图像。在其他实施例中，该组内建图像可包含多个任意图像，例如球的图像、门的图像、杯子的图像、或其他图像。控制器102可另将第一组相似度以及其产生时间储存于存储器104内的超音波探头数据库1040。因此超音波探头数据库1040可包含在超音波探头检验系统10上在不同时间使用相同超音波探头12的对应组相似度。在某些实施例中，超音波探头数据库1040中超音波探头12的对应组相似度为经过编码后的对应组相似度，例如对应组相似度的杂凑码(hashcode)，或对应组相似度中所有相似度的乘积。表1显示超音波探头数据库1040的实施例，其中x2a、x2b分别表示同个超音波探头x2的在2个不同时间t1、t2所产生的对应组相似度的辨识值，时间t1比时间t2早，n1到n100表示100组内建图像的辨识值。在本实施例中，超音波探头x2在时间t1的产生的对应组相似度x2a为[0.250.0020.3…0.02]，表示超音波探头x2在时间t1的产生的特征图像和内建图像n1为0.25％相似，和内建图像n2为0.002％相似，和内建图像n3为0.3％相似，和内建图像n100为0.02％相似；超音波探头x2在时间t2的产生的对应组相似度x2b为[0.00020.0020.3…0.02]，表示超音波探头x2在时间t2的产生的特征图像和内建图像n1为0.0002％相似，和内建图像n2为0.002％相似，和内建图像n3为0.3％相似，和内建图像n100为0.02％相似。对应组相似度x2a、x2b的第一个相似度不匹配，其余相似度皆匹配，因此控制器102可判定对应组相似度x2a、x2b对应相同的超音波探头12，且超音波探头12不合格。表1n1n2n3…n100注解x2a0.250.0020.3…0.02时间＝t1x2b0.00020.0020.3…0.02时间＝t2由于超音波探头12的元件随使用时间老化为难以避免的缺陷，因此当超音波探头12于刚出厂时，连接介面100可从超音波探头12接收第二接收讯号，控制器102可依据第二接收讯号产生第二特征图像，并将第二特征图像储存于存储器104。当使用超音波探头12一段预设时间后，控制器102可将第二特征图像加权对应预设时间的衰减值以产生第三特征图像及将第三特征图像及该组内建图像进行比较以产生第二组相似度，并将第二组相似度储存于存储器104。由于多个转换器122的压电转换效率会随时间衰退，所以控制器102可利用其使用时间估计衰减的特征图像，并依据衰减的特征图像重新产生第二组相似度。控制器102可依据前述方式比较第一组相似度及第二组相似度以判定超音波探头12是否合格。在其他实施例中，当超音波探头12于在超音波探头检验系统10上首次使用时，连接介面100可从超音波探头12接收初始接收讯号，控制器102可依据初始接收讯号产生初始特征图像，并将初始特征图像及该组内建图像进行比较以产生初始组相似度。当在超音波探头检验系统10上再次使用超音波探头12时，控制器102可将第一组相似度及超音波探头12的初始组相似度相比以判定超音波探头12的品质是否稳定。当第一组相似度超过超音波探头12的初始组相似度的容忍值时，控制器102可判定超音波探头12的品质已恶化，及通知使用者。由于超音波探头12的品质已恶化，可能无法正常运作，使用者可移除正在使用的超音波探头12并替换其他的超音波探头12。图4为本发明实施例中超音波探头检验方法4的流程图。超音波探头检验方法4适用于超音波探头检验系统10，且包含步骤s400至s416，其中步骤s400至s404用于在超音波探头12于刚出厂时产生超音波探头12的第二组相似度，步骤s406至s410用于在超音波探头12使用一段时间后产生超音波探头12的第一组相似度，步骤s410至s416用于检验超音波探头12是否合格。任何合理的技术变更或是步骤调整都属于本发明所揭露的范畴。以下详细说明步骤s400至s416：步骤s400：当超音波探头12于刚出厂时，连接介面100从超音波探头12接收第二接收讯号；步骤s402：利用第二接收讯号产生第二特征图像；步骤s404：使用第二特征图像及一组内建图像进行比较以产生第二组相似度；步骤s406：连接介面100从超音波探头12接收第一接收讯号；步骤s408：依据第一接收讯号产生第一特征图像；步骤s410：将第一特征图像及组内建图像进行比较以产生第一组相似度；步骤s412：第一组相似度与第二组相似度之间至少部分的相似度不匹配？若是，执行步骤s414，若否，执行步骤s416；步骤s414：判定超音波探头12不合格。步骤s416：判定超音波探头12合格。步骤s400至s416的说明已于前文中详述，因此其细节于此将不再赘述。藉由步骤s400至s416可检验超音波探头12是否合格，因此可通知使用者并让使用者判断是否要继续使用目前的超音波探头12，或是替换其他超音波探头12。综上所述，本发明的超音波探头检验系统10及超音波探头检验方法4藉由超音波探头的特征图像的相似度的变化来判断超音波探头的品质，不须额外的阻抗量测电路及控制线路即可得知超音波探头是否合格，可缩小超音波探头尺寸及节省制造成本。本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。当前第1页12