一種超聲發(fā)射通道延時控制模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種超聲發(fā)射通道延時控制模塊，包括外部控制器PC、延時參數讀寫總線、FPGA片內塊RAM、若干個通道、高壓脈沖形成模塊和探頭，還包括一個計數器和若干個通道對應的若干個比較器，其中FPGA片內塊RAM將延時參數ti加載給若干個通道對應的若干個比較器的一個輸入端，同時將延時參數ti的最大值以及最小值加載給一個計數器作為增計數的計數范圍，計數器的實時計數值加載給若干個比較器的另一個輸入端，若干個比較器將計數器的實時計數值與延時參數值進行比較，數值相等時各個通道延時時間到，比較器輸出使能電平觸發(fā)其對應通道。本實用新型降低了占用的FPGA資源，提高了系統(tǒng)性價比。
【專利說明】
一種超聲發(fā)射通道延時控制模塊
技術領域
[0001] 本實用新型涉及超聲相控陣技術領域，尤其是一種超聲發(fā)射通道延時控制模塊。
【背景技術】
[0002] 超聲系統(tǒng)包括超聲探頭1，T/R轉換開關2,超聲接收3,接收波束合成4,信號處理與 圖像顯示5,發(fā)射驅動6,發(fā)射波形產生7,發(fā)射延時控制8,控制掃描9。如圖1超聲系統(tǒng)框圖。 發(fā)射延時控制8控制發(fā)射波形產生7,經過電平轉換形成高壓脈沖，激勵探頭1，探頭1將電能 轉換成聲能發(fā)射出去。探頭1將接收到的回波脈沖轉換成電能，經過超聲接收3,接收波束合 成4，然后再進行信號處理，圖像顯示。
[0003] 使探頭發(fā)射的超聲束在一定深度范圍內匯聚收斂稱之為超聲聚焦。由于超聲系統(tǒng) 是多通道的，掃描控制模塊將發(fā)射起始信號下發(fā)給發(fā)射延時控制模塊之后，發(fā)射延時控制 模塊需首先進行聚焦處理，以增加回波信號的信噪比，使其穿透力和回波強度增強，可以改 善探測靈敏度，分辨力也將得到很大的提高。聚焦分為聲學聚焦和電子聚焦。對一個探頭來 說，為改善其探測性能，可以采用其中一種或者兩種結合。
[0004] 電子聚焦是通過控制通道的電子延時實現的，應用相控陣技術，對線陣探頭各陣 元提供按照二次曲線規(guī)律延時的激勵，使聲場區(qū)合成波陣面成二次曲線凹面，從而實現波 束聚焦，這種聚焦方式叫電子聚焦。
[0005] 如圖2為傳統(tǒng)的超聲發(fā)射通道延時控制模塊框圖。超聲系統(tǒng)啟動時，外部控制器PC 10將用戶所選探頭掃描類型的聚焦延時參數^通過延時參數讀寫總線11加載到FPGA片內 塊RAM 12，FPGA片內塊RAM 12將32個延時參數加載到32個發(fā)射通道13所對應的32個計數器 14的輸入端，計數器14以延時參數作為計數最大值，從協同的計數值開始計數，當計數到達 延時參數時間，觸發(fā)其對應通道的波形產生模塊，產生發(fā)射波形，經電平變換進入各發(fā)射高 壓脈沖形成模塊15,激勵探頭16,形成聚焦的發(fā)射波束。
[0006] 傳統(tǒng)的發(fā)射模塊每個發(fā)射通道都使用一個延時計數器，延時控制模塊根據主時鐘 控制延時計數器進行計數，當計數值到達規(guī)定的延時參數時，觸發(fā)通道發(fā)射使能，32個通道 則需要32個延時計數器，占用大量的緩存空間，占用了FPGA大量的內部資源，提高了系統(tǒng)成 本，大大降低了系統(tǒng)的性價比，在高精度延時模塊中，32個計數器所占的緩存空間更大。 【實用新型內容】
[0007] 本實用新型要解決的技術問題是克服現有的缺陷，提供一種超聲發(fā)射通道延時控 制模塊，降低了占用的FPGA資源，提高了系統(tǒng)性價比。
[0008] 為了解決上述技術問題，本實用新型提供了如下的技術方案：
[0009] 本實用新型一種超聲發(fā)射通道延時控制模塊，包括外部控制器PC、延時參數讀寫 總線、FPGA片內塊RAM、若干個通道、高壓脈沖形成模塊和探頭，還包括一個計數器和若干個 通道對應的若干個比較器，外部控制器PC將所選探頭掃描類型的延時參數U通過延時參數 讀寫總線加載到FPGA片內塊RAM，FPGA片內塊RAM將延時參數ti加載給若干個通道對應的若 干個比較器的一個輸入端，同時將延時參數"的最大值以及最小值加載給一個計數器作為 增計數的計數范圍，計數器的實時計數值加載給若干個比較器的另一個輸入端，若干個比 較器將計數器的實時計數值與延時參數值進行比較，數值相等時各個通道延時時間到，比 較器輸出使能電平觸發(fā)其對應通道的波形產生模塊，產生發(fā)射波形，經電平變換進入各高 壓脈沖形成模塊，激勵探頭，形成聚焦的發(fā)射波束。
[0010] 進一步地，各通道的延時參數為：
[0011]
[0012]其中，參與發(fā)射陣元數為n，陣元中心距為d，發(fā)射焦點到陣元的距離為f，c為超聲 波的傳播速度1540m/s，延時參數的范圍的最大值為to,最小值為"/2。
[0013]本實用新型的有益效果:將比較器代替計數器，僅利用一個計數器進行計數，比較 器將計數器的實時值與延時參數值進行比較，一旦達到該值就觸發(fā)對應通道，因此，降低了 占用的FPGA資源，提高了系統(tǒng)性價比。
【附圖說明】
[0014]圖1為超聲系統(tǒng)框圖；
[0015] 圖2為傳統(tǒng)的超聲發(fā)射通道延時控制模塊框圖；
[0016] 圖3為本實用新型的優(yōu)選實施例的線陣延時聚焦示意圖；
[0017] 圖4為本實用新型的優(yōu)先實施例的超聲發(fā)射通道延時控制模塊框圖。
【具體實施方式】
[0018] 本實用新型所列舉的實施例，只是用于幫助理解本實用新型，不應理解為對本實 用新型保護范圍的限定，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型思想 的前提下，還可以對本實用新型進行改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利 要求保護的范圍內。
[0019] 假設有一個128陣元，32通道的系統(tǒng)，其發(fā)射聚焦的焦點可以通過對每個通道設置 不同的延時來實現，如圖3線陣延時聚焦示意圖。為了實現聚焦，離陣元中心最遠的陣元首 先被激勵產生超聲發(fā)射，然后再按照往陣元中心靠近的順序延時發(fā)射超聲。為了簡單起見， 圖示只畫出4個陣元，0陣元只做參考，由于發(fā)射陣元的對稱性，這里只計算中心陣元的下半 邊陣元，以中心陣元的發(fā)射時間to為參考時間，其以下第i陣元的發(fā)射時間對于中心陣元具 延時。假設參與發(fā)射陣元數為n，陣元中心距為d，發(fā)射焦點到陣元的距離為f，可 得第i陣元的激勵脈沖延時時間。
[0020] 那么32通道中各通道的延時參數為：
[0021]
[0022]其中c為超聲波的傳播速度1540m/s，延時參數的范圍的最大值tmaxSto,最小值 tmin^jJtn/2 〇
[0023] 如圖4為本實用新型一種超聲發(fā)射通道延時控制模塊框圖。包括外部控制器PC 10、延時參數讀寫總線11、FPGA片內塊RAM 12、32個通道13、一個計數器14、高壓脈沖形成模 塊15、探頭16和32個比較器17,外部控制器PC 10將所選探頭16掃描類型的延時參數t通過 延時參數讀寫總線11加載到FPGA片內塊RAM 12，FPGA片內塊RAM 12將延時參數ti加載給32 個通道13對應的32個比較器17的A輸入端，同時將延時參數ti的最大值tmax以及最小值t min 加載給計數器14作為增計數的計數范圍。計數器14的實時計數值加載給32個比較器17的B 輸入端，當A輸入端的值與B輸入端的值相等時，各通道延時時間到，比較器17輸出使能電平 觸發(fā)其對應通道的波形產生模塊，產生發(fā)射波形，經電平變換進入各高壓脈沖形成模塊15， 激勵探頭16,形成聚焦的發(fā)射波束。
[0024] 本實用新型將32個比較器17代替32個計數器，僅僅利用一個計數器14進行計數， 32個比較器17將計數器14的實時值與延時參數值進行比較，一旦達到該值就觸發(fā)發(fā)射通道 13，這樣就降低了占用的FPGA資源，提高了系統(tǒng)性價比。
【主權項】
1. 一種超聲發(fā)射通道延時控制模塊，包括外部控制器PC(10)、延時參數讀寫總線（11)、 FPGA片內塊RAM(12)、若干個通道（13)、高壓脈沖形成模塊（15)和探頭（16)，其特征在于:還 包括一個計數器（14)和若干個通道對應的若干個比較器（17)，外部控制器PC(10)將所選探 頭（16)掃描類型的延時參數ti通過延時參數讀寫總線（11)加載到FPGA片內塊RAM( 12)， FPGA片內塊RAM(12)將延時參數ti加載給若干個通道（13)對應的若干個比較器（17)的一個 輸入端，同時將延時參數U的最大值以及最小值加載給一個計數器(14)作為增計數的計數 范圍，計數器（14)的實時計數值加載給若干個比較器（17)的另一個輸入端，若干個比較器 (17)將計數器（14)的實時計數值與延時參數值進行比較，數值相等時各個通道延時時間 到，比較器(17)輸出使能電平觸發(fā)其對應通道的波形產生模塊，產生發(fā)射波形，經電平變換 進入各高壓脈沖形成模塊(15)，激勵探頭(16)，形成聚焦的發(fā)射波束。2. 根據權利要求1所述的超聲發(fā)射通道延時控制模塊，其特征在于:所述各通道的延時 參數為?其中，參與友射陣兀數為n，陣兀中心跑為d，友射焦點到陣兀的跑離為f，c為超戸波的 傳播速度1540m/s，延時參數的范圍的最大值為to,最小值為"/2。
【文檔編號】G01S7/52GK205720647SQ201620561270
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】朱振超
【申請人】無錫海鷹電子醫(yī)療系統(tǒng)有限公司