基于FPGA的医用超声内窥镜成像系统的同步控制

介绍了医用超声内窥镜成像系统的工作原理及超声成像驱动控制系统的设计与实现.根据超声成像系统指标,主要讨论了超声波激发、接收电路原理及具体的电路;现场可编程逻辑阵列(FPGA)作为核心控制模块完成对数据传输和相关电路及芯片的控制,主要实现了对超声波的发射、接收、A/D转换以及成像部分同步控制,电路的性能已得到实验的验证.     

基于FPGA的超声相控阵发射系统设计

创造性地将水下超声成像技术与相控阵发射技术相结合,利用FPGA丰富的I/O引脚接口与内部逻辑资源,设计了一种超声相控阵发射系统,分析了超声波换能器激励信号的D/A转换和放大调理电路,结合超声换能器对该系统进行了实验验证,实验表明该系统可以实现超声信号的相控阵发射,电路性能稳定,易于集成,为水下超声成像系统的小型化提供了一种可能,具有较强的参考价值.     

基于FPGA的数字超声内窥镜接收系统设计

根据数字超声成像的要求和超声信号的特点,设计了由高速采样电路和FPGA正交解调电路组成的数字超声内窥镜接收系统。采样电路由AD8138和AD9235实现,对放大后的超声回波信号直接进行模数转换;FPGA利用内部RAM、乘法器、IP核和宏模块构建数字正交解调电路,提取超声回波信号的幅度;获取的幅度信息经USB2.0接口电路送入计算机显示。对玻璃杯进行的静止扫描成像实验,验证了接收系统的小信号检测能力,可以检测到信噪比约为4dB的回波信号;对玻璃杯进行的旋转扫描成像实验,表明接收系统可用于数字超声内窥镜成像。     

一种高重复频率激发电路下的高速超声内窥成像系统

光学相干层析-血管内超声联合（Optical coherence tomography intravascular ultrasound, OCT-IVUS）成像技术能同时弥补光学相干涉成像的低成像深度与超声成像的低分辨率,能够较为全面地进行血管内的易损斑块识别,但受血管内超声（Intravascular ultrasound, IVUS）技术超声激发重复频率限制,OCT-IVUS成像难以在高帧率成像的同时获得高成像线数,从而影响显示分辨率。为提升IVUS成像速度,同时不降低图像显示的分辨率,尝试应用高重频超声激发技术的方法解决这一难题。本文设计了一种50 kHz的高重频超声激发电路,并在此设计基础上研制了一种50 f/s的高速超声内窥成像系统;进而对系统性能进行测试。激发电路高压脉冲测试以及信噪比（Signal noise ratio, SNR）测试结果表明：激发电路可用于25 MHz超声换能器的激发,具有较高的SNR;应用此激发电路所研制的超声内窥成像系统能够在不降低显示分辨率的前提下提高成像速度,该系统技术能有效检出易损斑块,促进OCT-IVUS的临床应用,对心血管疾病的早期发现、诊断和预防具有一定价值。     

一种基于PWM的H桥超声发射电路设计

设计了一种脉冲宽度调制的H桥超声发射电路,该电路由PWM电路、H桥功率放大电路、低通滤波电路组成。该发射电路具有结构简单、输出功率高、可对大部分的波形进行调制发射、易于多通道拓展的优点。通过对该电路进行仿真和实际电路的测试,证明所产生波形满足设计要求,并可以用于超声探测和成像系统。     

电阻抗成像系统中的多频恒流源设计

设计了一种基于单片机与AD7008的应用于电阻抗成像系统中的多频恒流源,给出了恒流源的系统组成结构、硬件电路设计、程序流程图,并用PSpice软件对椭圆低通滤波器电路和V/I转换(电压转换为电流)电路进行了仿真和优化设计,实验结果表明所设计的多频恒流源满足电阻抗成像系统的要求.     

基于PCI总线的成像光谱数据传输系统的设计

本文针对干涉成像光谱仪,详细分析了干涉成像光谱信号特征及其时序关系,研究了干涉成像光谱数据传输系统的关键技术,提出了使用CPLD技术,设计基于微机PCI总线的干涉成像光谱仪输出数据传输系统的方案,并介绍了该系统的电路原理及实现的功能.     

基于LTC1609的高精度超声测距系统设计

针对现有超声测距系统测量精度不高的问题,提出一种基于高速模数转换器LTC1609的高精度超声测距系统设计方案.该系统采用AT89S52单片机作为控制核心,设计了超声波发射电路、接收电路以及数据采集模块,利用"软件阈值法"确定回波前沿,并引入温度补偿电路,提高系统测量精度.实验结果证明该系统工作可靠、测距精度高.     

超声瞬时弹性成像算法与系统设计

超声瞬时弹性成像技术具有无创、无痛、定量、实时及重复性好等优势,适用于肝纤维化分期诊断,具有重要的临床应用价值。本文以超声瞬时弹性成像系统设计为研究出发点,提出在基于射频信号的时域互相关算法基础上,采用抛物线插值算法提取亚采样信息,提高位移场的估算精度;设计了剪切波匹配滤波器,以减弱低频振荡器对位移场造成的干扰,从而提高了应变估计质量,增强了剪切波速度估算的可靠性与准确性;设计了针对瞬时弹性成像系统的时间增益补偿(TGC)电路,以降低声信号衰减带来的影响,提高信号的信噪比;给出了一种聚丙烯酰胺凝胶生物仿体的制备方法,并采用机械压痕测试对仿体进行标定,将标定结果与瞬时弹性成像系统的检测结果进行了对比,对比结果显示出良好的一致性。生物仿体实验和健康人体肝脏的弹性测量结果也验证了提出的位移估计算法、匹配滤波器及TGC电路的优越性。     

高清晰超声微扫描成像无损检测系统*

设计了一种高清晰焊缝超声成像无损检测方法及检测系统。该系统基于超声无损检测原理和超分辨率图像处理方法,采用水浸聚焦探头对焊缝进行逐点扫描,对每一点的超声反射回波信号进行采样,组成焊缝截面的超声扫描图像,在通过微扫描成像技术获取多帧关于同一场景的互有位移的降质图像后,重建高分辨率高质量图像。设计的检测系统除了具有常规的扫描超声成像功能外,还具有超分辨率成像功能,可突破现有超声成像设备的分辨率限制,大大提高超声成像设备对焊缝中细微缺陷的识别能力,适合于一些需大规模、高质量生产的质量控制单位或制造领域的汽车、造船、集装箱等重要行业使用。     

基于TDC-GP22的超声波渡越时间测量方法研究

介绍了采用TDC-GP22用于超声波气体流量计信号接收和渡越时间(TOF)检测的实现方法。针对超声波信号接收电路,设计了带通滤波放大电路进行噪声抑制和放大处理,采用高速模数转换器(ADC)和数字电位器设计了增益控制电路,实现了对超声波接收信号的自动增益控制(AGC);针对超声波渡越时间检测,设计了阈值比较电路和高精度TDC-GP22时间检测电路。利用噪声阈值门限对TDC-GP22进行动态使能,避免了噪声引起的误检测。在音速喷嘴气体流量标准装置上进行了流量标定试验,试验结果证明了本测量系统具有良好的测量精度和测量稳定性。     

基于NiosII的便携式超声波流量计设计

介绍了便携式超声波流量计的工作原理和系统硬件结构,分析了系统收发电路各个模块的设计,着重介绍了基于FPGA软核NiosII的便携式超声波流量计的数字电路部分设计。试验结果表明,系统工作稳定,能够满足测量精度要求,并且减小了便携式超声波流量计的体积,降低了产品成本。     

超声波避撞预警系统的研究

本文介绍一种用于汽车倒车避撞的超声波无线距离测量系统。系统由下位机与上位机两部分组成,下位机主要由超声波发射电路、超声波接收电路、无线收发模块及单片机组成,上位机由单片机、无线收发模块、显示电路等组成,下位机与上位机之间通过无线收发模块传输信息。文中分析了超声波测距电路的设计方法,叙述了采用无线通信技术实现数据远程传输的设计思路。该系统测量距离方便、灵活、稳定。     

基于可编程器件的超声波无损检测数据处理系统的典型设计

介绍了一种基于可编程器件的超声波无损检测数据处理系统的典型设计方案,包括系统的总体结构设计、宽带放大电路、A/D转换电路、高速数据缓存电路、时序逻辑控制电路、PCI接口电路、设备驱动程序和应用程序等,本设计具有较高的先进性、创新性、科学性和实用性.     

脉冲超声波的发射与接收电路设计

设计了一种应用于超声波液体流量计中的脉冲超声波的发射与接收电路。发射电路由光电隔离电路、场效应管驱动电路及尖脉冲激励电路组成;接收电路由前置放大电路、巴特沃思带通滤波器及自动增益控制电路组成。试验结果显示,此电路性能良好,保证了超声流量测量的精度。     

宽量程的气体超声测量

研究了一种针对管径和流量变化范围大的气体的超声流量测量系统的设计。利用传统流量计的原理．结合微弱信号处理技术和目前先进的CPLD高频电路设计技术，针对高精度、宽量程的要求，设计出具有数字AGC自动增益控制和纠错系统、高频计数系统在内的新型气体超声波流量计，它还具有主从处理器并行工作结构和多种输出方式。最后给出了该系统在实验室环境中测试的结果。     

基于FPGA的某型发动机超声波探测电路设计

固体火箭发动机的钢壳、绝热层、衬层、推进剂多层粘接结构的脱粘缺陷,很容易引起灾难性后果,对它的检测已经成为一项极其重要的工作,文章设计了一种基于FPGA的超声波探测电路,构建了一个可编程片上系统（SOPC）,并编写了PWM控制组件。以NiosⅡ为核心控制产生脉冲宽度、重复频率可调的超声波激励脉冲,配合高速A／D实现回波信号的采集和存储。缩短了设计周期,简化了硬件电路,为后续研究便携式超声波检测仪奠定了良好的基础。     

利用FPGA提高超声乳成份检测仪检测精度

为了提高超声乳成份检测仪检测精度和系统性能,本文提出将现场可编程门阵列(FPGA)技术用于超声波信号的精确测量,主要研究了用FPGA技术产生准确的超声波驱动控制信号、渡越时间精确测量和抗干扰设计,经实验证明改进后仪器的检测精度和稳定性均得到较大改善。     

自动增益电路在超声波测距系统中的应用研究

介绍了一种基于单片机的超声波测距系统,应用场效应管的可变电阻功能,设计了一种自动增益电路来对超声波的声波衰减进行补偿,给出了自动增益电路原理图,并分析和实验了其功能,实验结果验证了设计的自动增益电路具有线性度高、电路简单以及动态性能好等优点,较好地改善了超声波声强与测距精度随距离远近变化大的缺点,并减小了超声波探头的测量盲区。     

基于AVR单片机的超声波测距系统构建

为了提高超声波测距精度,构建了基于AVR单片机的测距及数据处理系统。分析了超声波测距的原理,以AVR单片机为处理器设计了超声波产生和发射电路、超声波接收和信号处理电路以及温度测量和补偿电路等。针对温度对超声波速度的影响,根据超声波速度与温度的关系,设计了超声波速度补偿算法。为了提高回波时间测量准确性,减小随机噪声及空气中其他杂散播干扰的影响,采用均值数字滤波方法,对计数时间进行处理。实测结果表明,在3cm~400cm范围内,超声波测距系统测量数据准确,最大误差为0.66cm。