编码激励技术在医学超声内窥镜中的实现

为了提高医学超声内窥镜系统的探测深度和成像质量,将广泛应用于雷达系统的编码激励技术引入到超声成像系统中,采用编码脉冲信号激励超声换能器,以增加超声发射功率,提高回波信号信噪比.在分析编码激励原理和超声换能器暂态工作特性的基础上,设计并实现了超声信号的4 bit Barker编码脉冲发射.实验中,激发电路输出的编码激励信号与超声换能器的暂态工作特性吻合;玻璃杯壁的反射超声回波信号,具备编码特征,与Matlab仿真结果相同,且幅度较强.     

基于FPGA的超声相控阵发射系统设计

为使水声成像系统小型化,首创性地提出了将相控阵技术和水下超声成像技术结合在一起,设计了一种基于FPGA的超声相控阵发射系统。对相控聚焦的发射原理进行了分析,利用FPGA的内部逻辑资源和丰富的I/O引脚实现了六通道超声相控阵发射,为有效激励压电换能器设计了信号调理电路对激励信号进行D/A转换及放大。通过实验测试表明,该系统可以实现超声信号的相控发射,相控延时精度达到2.5ns,发射信号稳定,系统集成度高,为水下超声成像提供了一种新的途径,具有较强的应用价值。     

基于FPGA的导管式超声治疗系统设计

导管式超声在临床治疗上受到广泛关注。为实现方便、稳定的导管式超声激励系统,该文基于直接数字频率合成（DDS）技术在现场可编程门阵列（FPGA）上,设计了一款由上位机控制,波形、频率、占空比和电压幅值可灵活调节的导管式超声治疗系统,实现了脉冲激励信号的输出。测试表明,该系统人机交互方便,参数灵活,输出波形稳定,实现了对微型超声换能器的激励要求。用该系统对定制的超声换能器进行激励,实验测试了超声作用下仿体的温升情况。结果表明,该系统可有效激励超声换能器实现仿体内特定区域的热消融。     

皮肤囊肿成像用高频超声换能器及扫描方法

高频超声成像具有几十微米级的纵向分辨率,适用于皮肤等人体组织的微结构成像。该文针对皮肤囊肿等凸形的人体组织内部微结构,提出了一种适用于凸形组织的非接触式弧形超声扫描成像方法,设计并制备了一款41.5 MHz的高频超声换能器。首先采用脉冲回波法对其性能进行系统表征,然后设计了凸形旋转扫描成像装置,并对凸形皮肤囊肿模型进行扫描、滤波、补偿等信号采集和处理,最终实现了高频超声成像。结果表明,此方法所用换能器纵向分辨率为50μm,能够对皮肤囊肿模型内部精细结构进行成像,这将促进相关临床医学和超声成像技术的发展。     

超声内窥合成孔径成像技术的研究

将广泛应用于雷达系统的合成孔径技术引入超声内窥成像系统,提出一种基于单换能器探头的超声内窥镜合成孔径成像方法。利用单换能器探头的旋转效应,在旋转的不同时刻与位置发射并接收超声回波,等效合成较大的超声发射孔径,以增强超声图像的信噪比与分辨率。分析了单探头合成孔径技术的原理与合成方法,并在此基础上根据超声回波的编码与线性调频特性,完成纵向与横向的脉冲压缩。最后采用中心频率为8 MHz的换能器对猪皮样本进行探测,可分辨出尺寸为0.8 mm×2 mm的目标,系统的信噪比提升了9.38 dB。     

低频超声胸腔成像的有限元仿真模型

本文针对低频超声胸腔成像问题,在COMSOL平台上建立了一个低频超声胸腔的仿真模型,信号的激励-接收模式采用一个换能器发射、正对的七个换能器接收的方式进行,按顺序循环12次,来达到环形扫描的目的。仿真过程中,可以清晰地看到声压随时间变化的分布云图,还能各接收换能器阵列的声压数据作为获得信号矩阵。     

基于相位编码技术的超大功率超声收发系统研究

针对Golay互补序列相位编码信号在超声收发系统中的应用,给出了一种实现的方法,将Golay二相编码经过合理的调制通过超声换能器激发,对于回波信号采用正交解调技术还原相位编码信号,再通过匹配滤波压缩脉冲,得到高信噪比的成像信号。并用软件得到仿真的结果,结果表明,对于对系统帧率要求较低以及不存在检测对象位移的工业大功率超声系统,是一种理想的编码方式,超声收发系统当中Golay相位编码信号可得到较高的信噪比,普通单次发射相位编码信号的2倍。     

血管内超声换能器的研究现状与进展

血管内超声(IVUS)是通过心导管将微型化的超声换能器插入心血管腔内进行探测,再经电子成像系统显示心血管断面形态和血流图形的技术。面对商用IVUS换能器成像分辨率不足等问题,该文归纳并总结了近几年研究中多种提高IVUS换能器成像性能的方式,即增加换能器的频率、采用性能优越的压电材料以及改善换能器的结构等,并预测了IVUS换能器的发展方向。     

基于激光诱导超声换能器的磁声电成像研究

生物组织的电学特征对肿瘤的早期诊断具有重要意义。通过测量样品的洛伦兹力效应,磁声电成像可以检测到生物组织电导率的变化,从而实现肿瘤组织的早期诊断。现有的磁声电成像采用传统的压电超声换能器产生超声激励,为了避免静磁场对超声激励系统的干扰,这种方法要求压电超声换能器必须远离被测样品,从而导致超声探头和被测样品间存在较大的超声传播距离,不利于在临床中进一步研究。首先设计了基于光声热弹效应的激光诱导超声换能器,这种光学超声换能器采用优化的炭黑和聚二甲基硅氧烷复合结构,减小了复合膜厚度,有望产生高频和高强度超声信号;然后对优化的复合膜激光诱导超声换能器的超声特性进行分析,并利用激光诱导超声换能器进行磁声电成像实验。结果表明:激光诱导超声换能器产生的超声信号具有与压电换能器产生的超声信号可比的压强幅度和超声带宽,-6 dB超声带宽接近7.5 MHz,产生的超声强度达到2.5 MPa;在磁场环境中,激光诱导超声换能器能提供一种无电子结构的超声激励方式,有效减小了磁声电成像中超声激励源的电磁干扰,具有良好的电磁兼容特性。     

基于DSP的新型超声热成像材料缺陷检测系统的设计

超声热成像检测是利用高能量、低频率的超声波作用于金属构件,使试样缺陷处产生热量,通过红外热成像技术对此局部发热过程进行监测和分析,从而对材料的缺陷或损伤进行判别的技术,相对其他热成像方法具有适应性好、检测范围大以及检测信号易于辨别等特点.系统采用新型高速数字信号处理芯片TMS320VC5402和大功率稀土超声换能器,实验证明检测金属构件中的疲劳裂纹,具有检测快速、精度高和结果直观等优点,应用前景广阔.