超聲換能器控制方法及控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于超聲成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種超聲換能器控制方法及控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 超聲設(shè)備因?yàn)槠錈o(wú)創(chuàng)性、實(shí)時(shí)性、操作方便、價(jià)格便宜等諸多優(yōu)勢(shì)，使其成為臨床 上應(yīng)用最為廣泛的診斷工具之一。
[0003] 超聲換能器是超聲設(shè)備的關(guān)鍵部件，其是一種能量轉(zhuǎn)換器，用于在超聲頻率范圍 內(nèi)將交變的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)或者將外界聲場(chǎng)中的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào);換能器處于發(fā) 射狀態(tài)時(shí)，其將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為聲能;在實(shí)際應(yīng)用中，其將電信號(hào)轉(zhuǎn) 化成聲波在待測(cè)組織中傳播;所述換能器處于接受狀態(tài)時(shí)，其將聲能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再將機(jī) 械能轉(zhuǎn)換為電能;在實(shí)際應(yīng)用中，其將待測(cè)組織反射回來(lái)的聲波轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，之后，由超 聲設(shè)備對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行處理最后形成超聲圖像。
[0004] 然而超聲換能器處于發(fā)射狀態(tài)時(shí)，電能并沒(méi)有全部轉(zhuǎn)換成聲能，而是將其中的一 部分電能轉(zhuǎn)換為熱能;該熱能是在換能器的壓電陣元電聲轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生，而在實(shí)際應(yīng)用 中，該熱能的表現(xiàn)形式為換能器表面溫升變化。
[000引安全標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)超聲換能器表面的溫升有嚴(yán)格的要求和規(guī)定，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 9706.9和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60601，該國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)具體描述了對(duì)換能器工作溫度的限制。
[0006] 為了滿足上述要求，現(xiàn)有技術(shù)中，通常的做法是，人工采用溫度計(jì)等外接設(shè)備對(duì)所 述換能器的表面溫升進(jìn)行測(cè)量，該中測(cè)量方式浪費(fèi)人力成本，同時(shí)，測(cè)量結(jié)果并不是十分精 準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種超聲換能器控制方法及控制系統(tǒng)。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的之一，本發(fā)明一實(shí)施方式的超聲換能器控制方法，所述方 法包括:獲取換能器表面溫升參數(shù)，所述換能器表面溫升參數(shù)包括:導(dǎo)熱系數(shù)、發(fā)射波形系 數(shù)、掃查系數(shù)、電源發(fā)射電壓、發(fā)射脈沖重復(fù)頻率；
[0009] 根據(jù)所述換能器表面溫升參數(shù)，獲取換能器熱模型；
[0010] 所述換能器熱模型W
[0011] AT=K*q) ( WaYeform) % (ImageAngle, F-number) * Yrms^*PRF 表不；
[0012] 其中，A T表示換能器表面溫升，K表示導(dǎo)熱系數(shù)，9 (Wave化I?化）表示發(fā)射波形 系數(shù)，CQmageAngle ,F-number)表示掃查系數(shù)，Vrms表示電源發(fā)射的均方根電壓，PRF表示 發(fā)射脈沖重復(fù)頻率。
[0013] 作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述換能器的導(dǎo)熱系數(shù)的獲取方法包括：
[0014] 根據(jù)所述換能器的材料的熱特性確定所述導(dǎo)熱系數(shù)。
[0015] 作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述換能器的波形系數(shù)的獲取方法包括：
[0016] 獲取當(dāng)前的發(fā)射波形，并獲取所述發(fā)射波形的阻抗；
[0017] 所述換能器的波形系數(shù)等于所述發(fā)射波形的阻抗。
[0018] 作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述換能器的波形系數(shù)的獲取方法包括：
[0019] 若當(dāng)前的發(fā)射波形為方波，則獲取所述方波的發(fā)射頻率和脈沖周期；
[0020] 根據(jù)所述發(fā)射頻率和脈沖周期確定所述換能器的波形系數(shù)。
[0021] 作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述換能器的波形系數(shù)的獲取方法包括：
[0022] 若當(dāng)前的發(fā)射波形為脈沖調(diào)制波，則，
[0023] 對(duì)所述脈沖調(diào)制波進(jìn)行解調(diào)生成解調(diào)信號(hào)；
[0024] 獲取所述解調(diào)信號(hào)的特性參數(shù)，所述解調(diào)信號(hào)的特性參數(shù)包括:幅度、寬度、相位；
[0025] 根據(jù)所述特性參數(shù)繪制發(fā)射波形的頻譜圖，所述頻譜圖的相對(duì)橫坐標(biāo)為所述發(fā)射 波形的發(fā)射頻率，所述頻譜圖的相對(duì)縱坐標(biāo)為所述換能器的波形系數(shù)；
[0026] 通過(guò)查找所述頻譜圖確定所述換能器的波形系數(shù)。
[0027] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的之一，本發(fā)明一實(shí)施方式的超聲換能器控制系統(tǒng)，所述系 統(tǒng)包括:根據(jù)所述換能器的圖像角度或F-number，確定所述換能器的掃查系數(shù)。
[0028] 作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述方法還包括：
[0029] 根據(jù)所述換能器熱模型獲取所述換能器的表面溫升；
[0030] 判斷所述換能器的表面溫升是否小于系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫度闊值，
[0031 ]若是，保持換能器的當(dāng)前狀態(tài)；
[0032] 若否，調(diào)節(jié)換能器表面溫升參數(shù)和/或工作模式后，返回步驟SI,直至所述換能器 的表面溫升小于系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫度闊值。
[0033] 作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述系統(tǒng)參數(shù)包括:頻率、焦點(diǎn)位置、焦點(diǎn) 個(gè)數(shù)、深度、圖像角度、線密度、取樣框的大小和位置、采樣包、PRF、靈敏度、取樣口的位置和 大小、偏轉(zhuǎn)角度、頻率復(fù)合、空間復(fù)合、聲功率檔位中的至少一個(gè)。
[0034] 作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述換能器的工作模式包括:B、HAR(諧 波）、CF(彩色）、PWD(脈沖多普勒）、？01、171^0、]?、〔1、〔胖0、 3〇、40、〔81(造影）、61(彈性成像） 中的至少一種。
[0035] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的之一，本發(fā)明一實(shí)施方式提供一種超聲換能器控制系統(tǒng)， 所述系統(tǒng)包括：
[0036] 數(shù)據(jù)采集模塊，用于獲取換能器表面溫升參數(shù)，所述換能器表面溫升參數(shù)包括:導(dǎo) 熱系數(shù)、發(fā)射波形系數(shù)、掃查系數(shù)、電源發(fā)射電壓、發(fā)射脈沖重復(fù)頻率；
[0037] 數(shù)據(jù)處理模塊，用于根據(jù)所述換能器表面溫升參數(shù)，獲取換能器熱模型；
[0038] 所述換能器熱模型W
[0039] zVT'=k*9 八Vave化rm) *; (ImageAngle，.F-number) * VnTiS]叩民F表示；
[0040] 其中，A T表示換能器表面溫升，K表示導(dǎo)熱系數(shù)，中（IWave化im)表示發(fā)射波形 系數(shù)，CQmageAngle ,F-number)表示掃查系數(shù)，Vrms表示電源發(fā)射的均方根電壓，PRF表示 發(fā)射脈沖重復(fù)頻率。
[0041] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的超聲換能器控制方法及控制系 統(tǒng)，根據(jù)超聲換能器的當(dāng)前狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)其表面溫升，同時(shí)，能夠根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果較精確的控 制所述換能器的表面溫升，進(jìn)一步的，改善超聲圖像的質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0042] 圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式提供的超聲換能器控制方法流程示意圖；
[0043] 圖2A是本發(fā)明一具體示例中換能器的表面溫升與發(fā)射頻率的對(duì)照關(guān)系圖；
[0044] 圖2B是本發(fā)明一具體示例中換能器的表面溫升與脈沖周期的對(duì)照關(guān)系圖；
[004引圖2C是本發(fā)明一具體示例中脈沖調(diào)制波的頻譜圖；
[0046] 圖2D是本發(fā)明一具體示例中掃查過(guò)程中的圖像角度圖；
[0047] 圖沈是本發(fā)明一具體示例中換能器表面溫升與圖像角度圖的對(duì)照關(guān)系圖；
[004引圖2F是本發(fā)明一具體示例中掃查過(guò)程中的超聲F-number圖；
[0049] 圖2G是本發(fā)明一具體示例中換能器表面溫升與F-number的對(duì)照關(guān)系圖；
[0050] 圖2H是本發(fā)明一具體示例中換能器表面溫升與時(shí)間的關(guān)系對(duì)照?qǐng)D；
[0051] 圖3是本發(fā)明一實(shí)施方式提供的超聲換能器控制系統(tǒng)的模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052] W下將結(jié)合附圖所示的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但實(shí)施方式并不限制本 發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)運(yùn)些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包 含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0053] 換能器工作過(guò)程中，超聲換能器陣元發(fā)射出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)，在此過(guò)程中， 產(chǎn)生相應(yīng)的熱能，該熱能進(jìn)一步的經(jīng)由匹配層和透鏡，最終擴(kuò)散到換能器表面。
[0054] 如圖1所示，圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式提供的超聲換能器控制方法，所述方法包括：
[0055] 根據(jù)換能器熱模型獲取所述換能器的表面溫升。
[0056] 本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述步驟Sl具體包括：
[0057] 獲取換能器表面溫升參數(shù)，所述換能器表面溫升參數(shù)包括:導(dǎo)熱系數(shù)、發(fā)射波形