專利名稱：全數(shù)字b超波束合成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療儀器，尤其涉及一種用于B超的全數(shù)字B超波束合成裝置。
傳統(tǒng)模擬B超接收動態(tài)聚焦與波束合成裝置一般都采用模擬延遲線、多路開關(guān)與模擬加法器組成，由于受延遲線抽頭與多路開關(guān)數(shù)量的限制，接收動態(tài)聚焦的焦點數(shù)量是有限的，一般最多達到32點；同時由于開關(guān)切換會引入噪聲，也限制了焦點數(shù)量。鑒于接收動態(tài)聚焦焦點數(shù)量的多少對圖象質(zhì)量有至關(guān)重要的影響，因而在90年代引入全數(shù)字B超的概念，采用數(shù)字電路完成接收動態(tài)聚焦，焦點可多達數(shù)百個，這就是所謂的全數(shù)字B超實時連續(xù)接收動態(tài)聚焦。目前，世界上也只有幾家大醫(yī)療器械公司能夠掌握全數(shù)字B超實時連續(xù)接收動態(tài)聚焦與波束合成技術(shù)，見美國專利US-5388079與US-5469851。上述兩項專利均采用內(nèi)插法提高動態(tài)聚焦延時精度，因而實現(xiàn)起來相當復雜，成本高昂，只能用于高檔全數(shù)字彩超。
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種低成本、可應用于各種全數(shù)字的數(shù)字波束合成器，尤其是使全數(shù)字黑白B超裝置得以合理成本實現(xiàn)。
本發(fā)明的目的可以通過采取以下技術(shù)措施來實現(xiàn)，設(shè)計制造一種全數(shù)字B超波束合成裝置，該裝置被接入在B超的接收放大電路的信號輸出端口和信號處理與數(shù)字掃描變換電路的信號輸入端口之間，用于把B超接收放大電路輸出的模擬超聲回波信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字超聲回波信號并進行回波信號的合成，最后把合成過的數(shù)字超聲回波信號送入所述信號處理與數(shù)字掃描變換電路；所述全數(shù)字B超波束合成裝置包括模數(shù)變換器組，含有N個相同的模數(shù)變換器1～N，用于把模擬超聲回波信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；采樣時鐘產(chǎn)生電路，含有N個相同的采樣時鐘產(chǎn)生分電路1～N，用于產(chǎn)生模數(shù)變換器的采樣時鐘及緩存電路的寫時鐘；波束合成電路，含有加法電路以及N個相同的緩存電路1～N，用于完成N路數(shù)字超聲回波信號的疊加；控制電路，用于產(chǎn)生控制信號；所述N的取值范圍為4～256；所述N路模數(shù)變換器1～N的信號輸入端分別接來自接收放大電路的N路超聲回波信號1～N，它們的信號輸出端口分別接同序號的緩存電路1～N；所述N個采樣時鐘產(chǎn)生分電路1～N的信號輸入端并聯(lián)后接控制電路的信號輸出端，它們的信號輸出端分別接入同序號的模擬變換器1～N和緩存電路1～N；所述N個緩存電路1～N的一個信號輸入端并聯(lián)后接控制電路的信號輸出端，另一個信號輸入端分別與同序號的模擬變換器1～N的信號輸出端相連，N個緩存電路1～N的輸出信號按順序接入加法電路的信號輸入端口，加法電路輸出合成數(shù)字超聲信號。
附圖的圖面說明如下

圖1是全數(shù)字B超的總體電路方框圖；圖2是本發(fā)明全數(shù)字B超波束合成裝置4的電路方框圖；圖3是圖2中采樣時鐘產(chǎn)生電路方框圖；圖4是所述采樣時鐘產(chǎn)生電路的電原理圖；圖5是所述采樣時鐘的時序圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的最佳實施例作進一步詳細說明。
如圖1所示，全數(shù)字B超的總體電路包括探頭1、發(fā)射電路2、接收放大電路3、信號處理與數(shù)字掃描變換電路6、顯示器7，上述電路全部都是現(xiàn)有成熟技術(shù)。本發(fā)明的全數(shù)字B超波束合成裝置4被接入在接收放大電路3的信號輸出端口和信號處理與數(shù)字掃描變換電路6的信號輸入端口之間，用于把B超接收放大電路3輸出的模擬超聲回波信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字超聲回波信號并進行回波信號的合成，最后把合成過的數(shù)字超聲回波信號送入所述信號處理與數(shù)字掃描變換電路6。
如圖2和圖3所示，本發(fā)明全數(shù)字B超波束合成裝置4包括模擬變換器組41，含有N個相同的模擬變換器1～N，用于把模擬超聲回波信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；采樣時鐘產(chǎn)生電路42，含有N個相同的采樣時鐘產(chǎn)生分電路1～N，用于產(chǎn)生模擬變換器的采樣時鐘及緩存電路的寫時鐘；波束合成電路43，含有加法電路431以及N個相同的緩存電路1～N，用于完成N路數(shù)字超聲回波信號的疊加控制電路44，用于產(chǎn)生控制信號；所述N的取值范圍為4～256，在圖2的實施例中，N值取24。
所述模數(shù)變換器組41的N個相同的模數(shù)變換器1～N都采用型號為AD9050的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片；所述控制電路44采用型號為EPF10K10的現(xiàn)場可編程門陣列芯片。
N路模數(shù)變換器1～N的信號輸入端分別接來自接收放大電路3的N路超聲回波信號1～N，它們的信號輸出端口分別接同序號的緩存電路1～N；所述N個采樣時鐘產(chǎn)生分電路1～N的信號輸入端并聯(lián)后接控制電路44的信號輸出端，它們的信號輸出端分別接入同序號的模數(shù)變換器1～N和緩存電路1～N；所述N個緩存電路1～N的一個信號輸入端并聯(lián)后接控制電路44的信號輸出端，另一個信號輸入端分別與同序號的模數(shù)變換器1～N的信號輸出端相連，N個緩存電路1～N的輸出信號按順序接入加法電路431的信號輸入端口，加法電路431輸出合成數(shù)字超聲信號。
圖4是所述采樣時鐘產(chǎn)生電路的電原理圖，N個采樣時鐘產(chǎn)生分電路1～N都包括多路選擇器421，含有與門AND1～AND4和或門OR1，用于從時鐘1～時鐘4中選擇一個時鐘脈沖；可預置移位寄存器422，含有與門AND7和芯片D1，用于產(chǎn)生多路選擇器421的選擇信號；門電路423，含有與非門NAND2、非門NOT1和與門AND6，用于控制采樣時鐘的輸出；觸發(fā)器424，用于產(chǎn)生門電路的門控信號；可預置計數(shù)器425，含有芯片D2，用于產(chǎn)生D觸發(fā)器的觸發(fā)信號。圖4中的F251、F252、F253、F254分別對應時鐘1、時鐘2、時鐘3、時鐘4?？刂茢?shù)據(jù)信號被送入可預置計數(shù)器425與可預置移位寄存器422，由可預置移位寄存器422產(chǎn)生多路選擇器421的選擇信號，控制多路選擇器421從時鐘1到時鐘4中選擇一個時鐘信號輸出；可預置計數(shù)器425開始計數(shù)，當計數(shù)到設(shè)定值時，產(chǎn)生觸發(fā)信號觸發(fā)D觸發(fā)器424，控制門電路423開始產(chǎn)生采樣時鐘。當有移位控制信號時，可預置移位寄存器422產(chǎn)生移位，改變多路選擇器421的選擇信號，重新從時鐘1到時鐘4中選擇一個輸出做為采樣時鐘。
本發(fā)明的全數(shù)字B超波束合成裝置的工作過程如下來自全數(shù)字B超接收放大電路3的N路超聲回波信號分別被送入同序號的模數(shù)變換器1～N后被變成數(shù)字信號，然后把N路數(shù)字信號分別存入同序號的緩存電路1～N；再從各個緩存電路1～N中讀出送入加法電路431求和，最后得到合成數(shù)字超聲回波信號。每一路模數(shù)變換器1～N的采樣時鐘及緩存電路1～N的寫時鐘分別由同序號的采樣時鐘產(chǎn)生分電路1～N產(chǎn)生，各路之間的寫時鐘互不相同，各路之間的寫時鐘由控制電路44對其設(shè)置參數(shù)產(chǎn)生；但所有N路緩存電路1～N的讀時鐘是相同的。
在超聲掃描的逆程期間，控制電路44產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)信號送入可預置計數(shù)器425與可預置移位寄存器422，由可預置移位寄存器422產(chǎn)生多路選擇器421的初始選擇信號，控制多路選擇器421從時鐘1到時鐘4中選擇一個時鐘輸出，為可預置計數(shù)器425設(shè)定一個初值。
在超聲掃描的正程期間，可預置計數(shù)器425開始計數(shù)，當計數(shù)到設(shè)定值時，產(chǎn)生觸發(fā)信號觸發(fā)D觸發(fā)器424，控制門電路423開始產(chǎn)生采樣時鐘，此采樣時鐘被送往模數(shù)變換器組41和緩存電路1～N。同時，來自全數(shù)字B超接收放大電路的模擬超聲回波信號被送入模數(shù)變換器組41；在采樣時鐘的控制下，由模數(shù)變換器組41變成數(shù)字信號并存入緩存電路1～N?？刂齐娐?4根據(jù)接收參數(shù)產(chǎn)生移位控制信號，當有移位控制信號時，可預置移位寄存器422產(chǎn)生移位，改變多路選擇器421的選擇信號，重新從時鐘1到時鐘4中選擇一個輸出做為采樣時鐘；所述時鐘1～時鐘4為時間脈沖信號(圖5)，它們依次有一時間位相差，選擇時鐘的改變順序為時鐘1→時鐘2→時鐘3→時鐘4→又回到時鐘1，開始新一輪循環(huán)，從而產(chǎn)生變頻采樣時鐘。當所有緩存電路1～N均存入超聲回波數(shù)據(jù)后，控制電路44產(chǎn)生緩存電路1～N的讀信號；將所有緩存電路1～N中的超聲回波數(shù)據(jù)同步讀出，送入加法電路431求和，得到合成數(shù)字超聲回波信號。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的全數(shù)字B超波束合成裝置具有如下優(yōu)點實現(xiàn)的動態(tài)聚焦延時精度是基本時鐘的4倍，而系統(tǒng)只在基本時鐘頻率下運行，使全數(shù)字黑白B超得以合理成本實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種全數(shù)字B超波束合成裝置(4)，該裝置(4)被接入在B超的接收放大電路(3)的信號輸出端口和信號處理與數(shù)字掃描變換電路(6)的信號輸入端口之間，用于把B超接收放大電路(3)輸出的模擬超聲回波信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字超聲回波信號并進行回波信號的合成，最后把合成過的數(shù)字超聲回波信號送入所述信號處理與數(shù)字掃描變換電路(6)；其特征在于所述全數(shù)字B超波束合成裝置(4)包括模數(shù)變換器組(41)，含有N個相同的模數(shù)變換器1～N，用于把模擬超聲回波信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；采樣時鐘產(chǎn)生電路(42)，含有N個相同的采樣時鐘產(chǎn)生分電路1～N，用于產(chǎn)生模數(shù)變換器的采樣時鐘及緩存電路的寫時鐘；波束合成電路(43)，含有加法電路(431)以及N個相同的緩存電路1～N，用于完成N路數(shù)字超聲回波信號的疊加；控制電路(44)，用于產(chǎn)生控制信號；所述N的取值范圍為4～256；所述N路模數(shù)變換器1～N的信號輸入端分別接來自接收放大電路(3)的N路超聲回波信號1～N，它們的信號輸出端口分別接同序號的緩存電路1～N；所述N個采樣時鐘產(chǎn)生分電路1～N的信號輸入端并聯(lián)后接控制電路(44)的信號輸出端，它們的信號輸出端分別接入同序號的模數(shù)變換器1～N和緩存電路1～N；所述N個緩存電路1～N的一個信號輸入端并聯(lián)后接控制電路(44)的信號輸出端，另一個信號輸入端分別與同序號的模數(shù)變換器1～N的信號輸出端相連，N個緩存電路1～N的輸出信號按順序接入加法電路(431)的信號輸入端口，加法電路(431)輸出合成數(shù)字超聲信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)字B超波束合成裝置(4)，其特征在于所述N個采樣時鐘產(chǎn)生分電路1～N都包括多路選擇器(421)，含有與門AND1～AND4和或門OR1，用于從時鐘1～時鐘4中選擇一個時鐘脈沖；可預置移位寄存器(422)，含有與門AND7和芯片D1，用于產(chǎn)生多路選擇器(421)的選擇信號；門電路(423)，含有與非門NAND2、非門NOT1和與門AND6，用于控制采樣時鐘的輸出；觸發(fā)器(424)，用于產(chǎn)生門電路的門控信號；可預置計數(shù)器(425)，含有芯片D2，用于產(chǎn)生D觸發(fā)器的觸發(fā)信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全數(shù)字B超波束合成裝置(4)，其特征在于所述時鐘1～時鐘4為時間脈沖信號，它們依次有一時間位相差，選擇時鐘的改變順序為時鐘1→時鐘2→時鐘3→時鐘4→又回到時鐘1，開始新一輪循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)字B超波束合成裝置(4)，其特征在于所述模數(shù)變換器組(41)的N個相同的模數(shù)變換器1～N都采用型號為AD9050的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)字B超波束合成裝置(4)，其特征在于所述控制電路(44)采用型號為EPF10K10的現(xiàn)場可編程門陣列芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)字B超波束合成裝置(4)，其特征在于所述N值取24。
全文摘要
一種全數(shù)字B超波束合成裝置4,包括由N個相同模數(shù)變換器組成的模數(shù)變換器組41、由N個相同采樣時鐘產(chǎn)生分電路組成的采樣時鐘產(chǎn)生電路42、波束合成電路43和控制電路44;該裝置4被接入在B超的接收放大電路3和信號處理與數(shù)字掃描變換電路6之間,用于把B超接收放大電路3輸出的模擬超聲回波信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字超聲回波信號并進行波的合成。本發(fā)明裝置實現(xiàn)的動態(tài)聚焦延時精度是基本時鐘的4倍,而系統(tǒng)只在基本時鐘頻率下運行,使全數(shù)字黑白B超得以合理成本實現(xiàn)。
文檔編號G10K11/34GK1286963SQ9911708
公開日2001年3月14日 申請日期1999年9月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月8日
發(fā)明者黃宇星, 石光明, 胡勤軍, 易敏 申請人:開曼邁瑞醫(yī)療電子(深圳)有限公司