專利名稱：超聲掃描中發(fā)送與接收的隔離及使用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲成像的接收電路。尤其涉及采用不同傳感器的接收電路。
對(duì)于三維超聲成像已經(jīng)有各種傳感器和相關(guān)的束成形器。當(dāng)前，多數(shù)采用機(jī)械式傳感器。但是，它不能提供相關(guān)的實(shí)時(shí)成像，并且典型地要求ECG門控。也已經(jīng)可以提供用于較快電子/電子操縱和體積獲取的二維傳感器陣列。例如，稀疏二維陣列或全采樣的二維陣列已經(jīng)被使用。稀疏陣列的對(duì)比度分辨率不佳。
全采樣二維陣列使用昂貴的附加束成形硬件。二維陣列重復(fù)發(fā)生發(fā)射束和相應(yīng)的接收束。用電子學(xué)方法將這些線束控制在三維體積之內(nèi)。電子操縱要求每一所使用的元件都有一系統(tǒng)通道。因?yàn)樵诙S陣列中的元件數(shù)很大，所要求的通道數(shù)也就很高。通道越多需要的電纜數(shù)也就越大。在傳感器陣列的探頭內(nèi)提供束成形或部分束成形可以減少所要求的電纜數(shù)，但是對(duì)采樣二維陣列所要求的通道數(shù)和硬件數(shù)仍然很高。而且，用于探頭中的束成形的模擬延遲昂貴且體積大，這種探頭中的束成形器其可編程能力也有限。
傳感器陣列包括具有其接地電極和可用開關(guān)連接到分開的發(fā)射和接收系統(tǒng)通道的信號(hào)電極。通過將束成形能力內(nèi)置在探頭內(nèi)，作為切換工作以將發(fā)射通道同接收通道隔離的高壓三極管或二極管也被包括在該探頭內(nèi)。這些高壓器件不容易同束成形電路一起集成，所以要求額外的空間。
在美國(guó)專利5,622,177中，通過使用時(shí)分多路復(fù)用降低了系統(tǒng)通道和電纜的數(shù)量。來自多個(gè)元件的數(shù)據(jù)被多路復(fù)用到一信號(hào)線上。但是，時(shí)分多路復(fù)用的數(shù)據(jù)有著同代表來自單一傳感器元件的信號(hào)的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)不同的特性。對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)所設(shè)計(jì)的接收電路在時(shí)分多路復(fù)用數(shù)據(jù)中可能會(huì)不適當(dāng)?shù)匾朐肼暋?br> 利用上述發(fā)送通道或其他發(fā)送通道，可以生成以某電壓開始而以另外電壓結(jié)尾的單極脈沖。例如，生成以零電壓值起始而以正電壓值結(jié)尾的單極脈沖。后續(xù)發(fā)送的單極脈沖是以正電壓值起始而以零電壓值結(jié)尾。這種鏡像單極發(fā)送波形可以用于相位反轉(zhuǎn)成像，例如為隔離非線性響應(yīng)信息加入響應(yīng)接收信號(hào)。
本發(fā)明由以下的權(quán)利要求限定，但是不能將本節(jié)的任何部分看成是對(duì)這些權(quán)利要求的限制。下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案討論本發(fā)明的其他方面及其優(yōu)點(diǎn)。


圖1是用于接收來自不同傳感器探頭的不同類型信號(hào)的超聲系統(tǒng)的一種實(shí)施方案的方框圖。
圖2是用于接收同單一電纜上多個(gè)傳感器元件相關(guān)的數(shù)據(jù)的方法的一種實(shí)施方案的流程圖。
圖3是有著隔離的發(fā)射和接收通道的傳感器的一種實(shí)施方案方框圖。
圖4是傳感器的一種實(shí)施方案的電路圖。
圖5是傳感器的另一種實(shí)施方案的電路圖。
圖6是代表使用圖5的隔離發(fā)射和接收通道以發(fā)射和接收聲音信息的一種實(shí)施方案的流程圖。
圖7是有著相反相位的單極脈沖的圖形表示。
圖8是多維傳感器陣列的圖形表示。
圖9是一種探頭內(nèi)部的一種實(shí)施方案的透視圖，這種探頭包括同電路板連接的多維傳感器陣列。
圖10是從模塊組裝的一種多維陣列的一種實(shí)施方案的剖面圖。
圖11A和11B是利用預(yù)先切割的模塊制造多維陣列所進(jìn)行的步驟的圖形表示。
可以采用上面所討論的對(duì)于多路復(fù)用的擴(kuò)展而同該多路復(fù)用或其他特點(diǎn)無關(guān)。在下面三個(gè)通用段落中對(duì)這些獨(dú)立的擴(kuò)展或特點(diǎn)加以說明。首先描述用于接收同不同信號(hào)格式相關(guān)的信息或用于只接收多路復(fù)用格式的接收電路。其次描述利用傳感器元件將發(fā)射路徑同接收路徑的隔離以及使用的有關(guān)方法。最后描述傳感器陣列以及制造方法。
接收電路圖1顯示超聲系統(tǒng)10的一種實(shí)施方案的方框圖。系統(tǒng)10包括基本單元12，它具有接收電路14和圖像處理器16。接收電路14能夠通過電纜22同不同類型的傳感器探頭18，20有效連接。多個(gè)接收電路14可同用于處理來自元件陣列24的信號(hào)的探頭18，20電連接。在系統(tǒng)10中可以提供另外不同的或少數(shù)幾個(gè)組件，如只提供一種類型的傳感器探頭18，20。
一種傳感器探頭20包括用于在聲音和電能之間轉(zhuǎn)換的壓電或微電子機(jī)械式元件24的陣列。該探頭20包括一單一元件，一線性元件陣列或一多維元件陣列。探頭20還包括復(fù)蓋該陣列的外殼。該外殼的形狀為一種手持設(shè)備或者是一種可以塞入病人空腔或心血管系統(tǒng)的形狀。該探頭20利用用于該陣列各元件24的電纜22連接到接收電路14。每根電纜22傳輸代表在單個(gè)元件24上接收到的聲音能量的模擬信號(hào)。來自探頭20在電纜22上提供的信令是常規(guī)信號(hào)，在元件24和接頭32之間沒有多路復(fù)用或其他的中間電路。該探頭20提供信號(hào)或其他信息，被格式化成不同于來自探頭18的信號(hào)。
探頭18包括用多路復(fù)用器26連接的線性或多維元件陣列24。在一種實(shí)施方案中，將1,536個(gè)元件24構(gòu)成一個(gè)二維或多維陣列。探頭18還包括復(fù)蓋該陣列的外殼。該外殼的形狀是一種手持設(shè)備或者是一種可以塞入病人空腔或心血管系統(tǒng)的形狀。在一種實(shí)施方案中，傳感器探頭18包括如下面描述的那樣使用模塊制造的多維傳感器探頭，但是也可以使用基面或具有從一個(gè)PZT組件或模塊制成的分開信令的其他線性或多維陣列。
探頭18包括前置放大器35和時(shí)間增益控制37，作為多路復(fù)用之前的接收通道64。該接收通道64用元件24連接。經(jīng)前置放大后的和時(shí)間增益控制的信息提供給采樣和保持電路60。該采樣和保持電路60包括用于將模擬信息從多個(gè)元件24多路復(fù)用至一個(gè)輸出上的模擬延遲。在該優(yōu)選實(shí)施方案中，不存在采樣和保持功能。模擬波形在時(shí)間上用無“保持”和無“模擬延遲”操作相交替。使用采樣和保持并非一種要求，而是一種可能選擇。
在一種實(shí)施方案中，該探頭18中的接收電路耗散功率小于5瓦。在一種實(shí)施方案中，對(duì)每8個(gè)元件24提供一個(gè)多路復(fù)用器26，但是可以對(duì)所有元件或不同數(shù)量的元件提供單只多路復(fù)用器。多路復(fù)用器26包括對(duì)探頭控制28響應(yīng)的模擬或數(shù)字切換網(wǎng)。在一種實(shí)施方案中，該多路復(fù)用器26利用時(shí)分多路復(fù)用將來自多個(gè)元件24的信號(hào)加以組合。在另一種實(shí)施方案中，可以使用現(xiàn)在已知的或以后研制的頻率多路復(fù)用或其他多路復(fù)用方案。探頭控制28根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)控制該多路復(fù)用器26使來自每個(gè)元件的模擬信號(hào)被分配到時(shí)分多路復(fù)用信息幀之內(nèi)的一個(gè)特定的時(shí)隙。在一種實(shí)施方案中，探頭18和相關(guān)的多路復(fù)用器26包括在美國(guó)專利5,622,177中所討論的時(shí)分多路復(fù)用探頭，現(xiàn)引入該專利的內(nèi)容作為本文參考。在探頭18中可以提供另外不同的或較少的組件，如在探頭18中提供另外的放大器或?yàn)V波器或沒有前置放大器或時(shí)間增益控制的探頭。
該多路復(fù)用器26將時(shí)分多路復(fù)用或其他格式化數(shù)據(jù)輸出給線驅(qū)動(dòng)器30。該線驅(qū)動(dòng)器30包括放大器或其他設(shè)備，這些放大器或其他設(shè)備同在電纜22上傳送多路復(fù)用信息的多路復(fù)用器集成或分開。對(duì)另外的多路復(fù)用器26可以提供分開的電纜22，如192或256電纜22。
基本單元12包括超聲成像系統(tǒng)，如手持，車載或其它系統(tǒng)用于發(fā)生病人的二維或三維表示。接收電路14接收來自一個(gè)或多個(gè)傳感器探頭18，20的信息用于束成形，探測(cè)和由圖像處理器16進(jìn)行的其他超聲圖像處理。
例如電路14包括接頭32，模式控制處理器34，前置放大器36，時(shí)間增益控制電路38，低通濾波器40，緩沖器42，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器44，數(shù)字平衡器46，數(shù)字解復(fù)用器48，分析處理器50以及可選擇延遲52。還可以提供另外不同的或較少的組件。接收電路14包括上面所描述的二個(gè)或多個(gè)組件的一種或不同的組合。例如，接收電路只包括前置放大器36或只包括低通濾波器40。接收電路14能用傳感器探頭20操作，其中來自元件24的信號(hào)在傳輸至基本單元12之前可以或者不加以放大和/或加以處理。第二操作方式允許代表一組元件的時(shí)分或其他多路復(fù)用信號(hào)沿一信號(hào)信線或電纜22的傳送。該接收電路14包括該基本單元12之內(nèi)的單一接收通道。并提供用于同不同電纜22和不同元件24相關(guān)的多個(gè)接收通道。
接頭32包括帶電觸點(diǎn)的母或公鎖用于和一束電纜22相連接。接頭32能和不同的傳感器探頭18，20相連接。例如，具有時(shí)分多路復(fù)用能力的探頭同接頭32相連接。作為另一個(gè)例子，探頭18同接頭32斷開，然后其他的探頭20被連接到接頭32。接頭32同電纜束32維持物理和電性接觸。在另一種實(shí)施方案中，為不同探頭18，20提供單獨(dú)的接頭32。同一基本單元12和接收電路14可用于接收和處理來自不同類型傳感器探頭18，20的信息。例如，接頭32同使用完全充填的二維或1.5維陣列用于成像的探頭18連接。時(shí)分多路復(fù)用允許對(duì)二維或三維成像在二個(gè)空間維度上加以操作，同時(shí)使對(duì)基本單元12通信的電纜32的數(shù)目保持最小。同樣接頭32同其他的傳感器探頭20連接用于使用沒有多路復(fù)用的信號(hào)的超聲成像。在一種實(shí)施方案中，提供多個(gè)接頭32，這種探頭帶有延遲或切換至公共接收電路14的固態(tài)開關(guān)以提供對(duì)傳感器選擇的快速接入。每個(gè)單個(gè)接頭32可以接納多路復(fù)用的傳感器18，也可以接納常規(guī)傳感器20。
模式控制處理器34包括控制處理器，總處理器，用于控制接收電路14的組件如前置放大器36和低通濾波器40的專用集成電路或其他模擬或數(shù)字器件。根據(jù)用戶輸入的布局，根據(jù)探頭控制28提供的控制信號(hào)，根據(jù)由探頭類型接頭32的探測(cè)，或者根據(jù)對(duì)從超聲探頭18，20接收到的信號(hào)的分析，模式控制處理器34按照由探頭18，20提供的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)格式將接收電路14的一個(gè)或多個(gè)組件加以配置用于處理。該接收電路的特性被配置成隨該數(shù)據(jù)格式而變。
前置放大器36包括用于提供低噪聲，寬帶匹配接收器的晶體管或其他模擬或數(shù)字器件。前置放大器36可以編程或?qū)υ撃Ｊ娇刂铺幚砥?4響應(yīng)以便將該前置放大器的特性編入程序。為了用傳感器探頭20操作或用代表單個(gè)傳感器元件24的信號(hào)操作，前置放大器36被編程為具有類似于或等于元件24和電纜22的阻抗特性，如1KΩ阻抗。該阻抗符合根據(jù)對(duì)不同類型探頭20的電纜阻抗所預(yù)期的變化的一般法則。前置放大器26可以有選擇地對(duì)擁有不同電纜22，電纜長(zhǎng)度或元件22的特定匹配的專用型探頭20加以編程。前置放大器輸入阻抗，增益和頻率響應(yīng)既可以由可選擇的開關(guān)組件加以控制，也可以用改變前置放大器偏置電流加以控制。在實(shí)際中，兩者方法可以同時(shí)用在一種集成電路構(gòu)造中，對(duì)于用多路復(fù)用信號(hào)操作的情況，該前置放大器36被編程使其阻抗與線驅(qū)動(dòng)器30或其他的探頭18的輸出電路相匹配。例如，將前置36編程能提供大約50Ω的阻抗匹配。在另一種選擇實(shí)施方案中，由方式控制處理選擇不同的前置放大器36。
在另一種實(shí)施方案中，前置放大器36的增益特性被選為隨信號(hào)格式或探頭18，20類型而變。多路復(fù)用的傳感器18可以要求比傳統(tǒng)傳感器更低的前置放大器增益，因?yàn)樾盘?hào)在進(jìn)入多路復(fù)用之前已經(jīng)在傳感器內(nèi)加以放大。而且，系統(tǒng)前置放大器36的噪聲性能也不像對(duì)有著整體前置放大器36的多路復(fù)用的傳感器18那樣嚴(yán)格，所以可以采用對(duì)噪聲的要求較低的前置放大器以節(jié)省功率，或者是將輸入阻抗，增益和頻率響應(yīng)加以優(yōu)化。
另一種可編程特性是前置放大器36的帶寬。對(duì)于多路復(fù)用的信息，前置放大器36是沒有帶寬限制的，或者操作在一個(gè)寬的頻帶上，如對(duì)于時(shí)分多路復(fù)用通頻具有的符號(hào)率大于傳感器中心頻率的2倍(例如大于5MHz，30MHz或100MHz或更大)。對(duì)于沒有多路復(fù)用的信息，帶寬可以是2-15MHz，如同超聲頻率或傳感器頻帶相關(guān)。前置放大器36的其他特性可以加以適配或改變使之隨從傳感器探頭18，20提供的數(shù)據(jù)格式而變。
信號(hào)控制方框可以包括在多路復(fù)用器26內(nèi)，或者用前置放大器36提供電纜22中的頻率相關(guān)損失的前平衡和后平衡。在選擇性實(shí)施方案中，數(shù)字平衡器46提供后平衡。該平衡可以使符號(hào)間干擾降至最小。例如，在驅(qū)動(dòng)電纜對(duì)頻率相關(guān)電纜損失進(jìn)行補(bǔ)償之前可以采用預(yù)強(qiáng)調(diào)或高頻升舉。也可以在系統(tǒng)接收器14內(nèi)提供一種全通相位校正濾波器以進(jìn)一步降低進(jìn)入ADC之前的符號(hào)間干擾。
時(shí)間增益控制38(即深度增益控制)包括可調(diào)增益放大器，用于可變放大模擬信號(hào)。對(duì)于代表單個(gè)元件24的信號(hào)，該可變?cè)鲆姘?0至80dB范圍，但也可以采用其他的增益以考慮每厘米超聲信號(hào)的深度衰減大約為每MHz1dB。時(shí)間增益控制38對(duì)多路復(fù)用信號(hào)操作相同或不同。當(dāng)在探頭18內(nèi)提供時(shí)間增益控制38時(shí)，接收電路14的時(shí)間增益控制38對(duì)多路復(fù)用信號(hào)提供較少或不提供可變?cè)鲆妗．?dāng)時(shí)間增益控制38使用可變?cè)鲆鏁r(shí)，通過在來自多個(gè)元件24的每信號(hào)幀之內(nèi)加上相同增益而考慮對(duì)時(shí)分多路復(fù)用的增益應(yīng)用。
低通濾波器40包括抗模糊濾波器，它是作為一種有限脈沖響應(yīng)或無限脈沖響應(yīng)濾波器工作的。該低通濾波器40的頻帶將信號(hào)加以限制，所以大于1/2數(shù)字采樣速率的信號(hào)不會(huì)混入該信號(hào)頻譜。通過降低該低通濾波器的帶寬，只要感興趣的信號(hào)未被清除或降低，可以提供較高的信噪比。由探頭20所提供的感興趣的信號(hào)或代表單個(gè)元件24的信號(hào)被提供在2-15MHz頻率范圍內(nèi)。低通濾波器40采用6dB以下或30MHz，15MHz或其他頻率的其他截止頻率編程。可以將帶寬編程成隨成像的類型或所用探頭20的類型而變。對(duì)于多路復(fù)用信號(hào)，如時(shí)分多路復(fù)用信息，其帶寬較大以讓多路復(fù)用信號(hào)通過同時(shí)將符號(hào)間干擾降至最小。例如，為了提供有著如下幅度響應(yīng)對(duì)稱性，即對(duì)于0＜f＜F采樣，|H(f)|＝1-|H(F采樣-f)|的Nyquist通道形狀或線性-相位低通濾波器，其帶寬為30MHz或大于30MHz，如50或100MHz，式中F樣本是該多路復(fù)用樣本率(例如96MHz)。在實(shí)際中，H(f)是對(duì)Nyquist通道的近似值，其誤差通過數(shù)字平衡器46加以校正。
緩沖器42包括放大器或用于將信號(hào)緩沖輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器44中的其他模擬組件。緩沖器42提供相同的特性而同所采用的數(shù)據(jù)類型或數(shù)據(jù)格式無關(guān)，但是也可以提供隨數(shù)據(jù)格式不同而不同的可編程特性。例如，對(duì)多路復(fù)用的數(shù)據(jù)可以從42請(qǐng)求較快的轉(zhuǎn)換速率，可以使用可編程轉(zhuǎn)換率限制以節(jié)省非多路復(fù)用方式中的功率。
模-數(shù)轉(zhuǎn)換器44將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換并以任何一種現(xiàn)在所知的或以后研制的代碼輸出數(shù)字表示。對(duì)于代表單個(gè)元件24的數(shù)據(jù)，該模-數(shù)轉(zhuǎn)換器44根據(jù)時(shí)鐘輸入但不參考其他的定時(shí)信息對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣。對(duì)于時(shí)分多路復(fù)用數(shù)據(jù)，該模-數(shù)轉(zhuǎn)換器44的時(shí)鐘輸入同多路復(fù)用器26同步。該同步允許來自每個(gè)不同元件24的信號(hào)適當(dāng)?shù)姆珠_使之具有最小的交叉信號(hào)干擾。
數(shù)字化的樣本被提供給自適數(shù)字平衡器46。該數(shù)字平衡器46包括一可編程有限脈沖響應(yīng)濾波器，如利用移位寄存器54，倍增器56和加法器58實(shí)現(xiàn)的那樣。在選擇性實(shí)施方案中，使用處理器或其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)平衡器46。數(shù)字平衡器46將時(shí)分多路復(fù)用信息加以濾波以清除符號(hào)間干擾。加到倍增器56上的濾波系數(shù)是根據(jù)傳遞函數(shù)或者在通過操作該模擬信號(hào)的接收電路不同級(jí)或組件之后發(fā)生的元件24的符號(hào)間干擾。在一種實(shí)施方案中，該濾波器系數(shù)是可編程的以考慮該傳遞函數(shù)中的自適應(yīng)和變化。該系數(shù)的選擇是根據(jù)測(cè)試信號(hào)或其它數(shù)據(jù)考慮到如由不同探頭18所引起的傳遞函數(shù)中的探測(cè)差異，接收電路14和模擬組件的不同處理特性或由于時(shí)間和溫度而產(chǎn)生的改變。對(duì)于代表單個(gè)元件24的信號(hào)或沒有多路復(fù)用的信號(hào)，該數(shù)字平衡器46讓信號(hào)通過，如在有著多路復(fù)用器系數(shù)為1的單個(gè)分支中不提供延遲。
解復(fù)用器48包括數(shù)字式解復(fù)用器，如一種切換網(wǎng)用于將信號(hào)從在一個(gè)時(shí)分多路復(fù)用信息幀內(nèi)的不同時(shí)隙分開。該解復(fù)用器48作為一種有條件的解復(fù)用器工作。接收信號(hào)被數(shù)字解復(fù)用。例如，該解復(fù)用器按照不同的輸出從不同的元件24輸出信號(hào)以用于束成形和由圖像處理器16的其他圖像處理。對(duì)于傳統(tǒng)信號(hào)或無多路復(fù)用的信號(hào)，解復(fù)用器48讓信息通過到達(dá)圖像處理器16用于束成形。
選擇分析處理器50包括數(shù)字信號(hào)處理器，總處理器，專用集成電路，模擬組件，數(shù)字組件以及它們的組合，用于將該模-數(shù)轉(zhuǎn)換器44同該多路復(fù)用器26同步或?yàn)閿?shù)字平衡器46選取系數(shù)。分析處理器50對(duì)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行操作。探頭控制28使多路復(fù)用器26將已知的或預(yù)定的數(shù)字或模擬測(cè)試信號(hào)傳送經(jīng)過電纜22和接收電路14到達(dá)分析處理器50。
測(cè)試信號(hào)被作為校準(zhǔn)功能的一部分加以傳輸，如根據(jù)用戶輸入或探頭18到接頭32的連接?；締卧?2控制測(cè)試信號(hào)，或者探頭控制28自動(dòng)發(fā)生測(cè)試信號(hào)。在選擇性實(shí)施方案中，周期性傳送測(cè)試信號(hào)。例如，對(duì)時(shí)分多路復(fù)用信息的每一幀在報(bào)頭中傳送測(cè)試信號(hào)。根據(jù)測(cè)試信號(hào)的周期性傳輸，提供同步和自適應(yīng)平衡一種或二者。對(duì)于穩(wěn)定性，某些相位靈敏獲取序列，如用于多普勒處理的獲取，通過同步或平衡在調(diào)整相位中減小或不提供任何自適應(yīng)和變化。
根據(jù)對(duì)測(cè)試信號(hào)的分析，接收信號(hào)的多路復(fù)用或處理之一或二者達(dá)到自適應(yīng)。例如，通過將時(shí)鐘信號(hào)同步，多路復(fù)用器26的操作同模-數(shù)轉(zhuǎn)換器44的操作相適應(yīng)。分析處理器50選取可選擇的延遲52，用于參照模-數(shù)轉(zhuǎn)換器44將提供給多路復(fù)用器26的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)整。時(shí)鐘電路中的固定延遲，由于時(shí)鐘路線長(zhǎng)度的可變延遲，多路復(fù)用器的電路延遲，多路復(fù)用信號(hào)路線長(zhǎng)度，分組延遲，以及放大器和延遲的數(shù)字化都引發(fā)失調(diào)，導(dǎo)致由于模-數(shù)轉(zhuǎn)換器44而來自不同元件24的混合信號(hào)。這些失調(diào)可以隨探頭18，接收電路結(jié)構(gòu)，時(shí)間，溫度以及處理而變。分析處理器50通過探測(cè)已知模式或測(cè)試信號(hào)判斷每幀的開始。利用可選擇延遲52，加到模-數(shù)轉(zhuǎn)換器44和多路復(fù)用器26上的時(shí)鐘信號(hào)的相位被加以同步。在選擇性實(shí)施方案中，該模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘信號(hào)相對(duì)提供給多路復(fù)用器24的時(shí)鐘信號(hào)調(diào)整相位，或者使用一組或多組接收電路14去判斷多于一個(gè)多路復(fù)用器26公用的時(shí)鐘信號(hào)相對(duì)于一個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器44的另一時(shí)鐘信號(hào)的相位。自適應(yīng)時(shí)鐘調(diào)整簡(jiǎn)化了多路復(fù)用控制電路和接收電路14以及探頭18之間的接口。只提供一時(shí)鐘線或電纜22而無需另外的和分開的調(diào)整相位的信息。在選擇性實(shí)施方案中，給探頭控制28提供分開的時(shí)鐘和調(diào)整相位信號(hào)。
在一種實(shí)施方案中，由接收電路14進(jìn)行的處理被加以改變或隨分析處理器52的測(cè)試信號(hào)而自適應(yīng)。例如，分析處理器50從查閱表選取系數(shù)或計(jì)算系數(shù)給數(shù)字平衡器46使用。數(shù)字平衡器提供符號(hào)調(diào)準(zhǔn)或移去符號(hào)間干擾。分析處理器50將已知的或被儲(chǔ)存的測(cè)試信號(hào)同所接收到的測(cè)試信號(hào)進(jìn)行比較。然后將所接收的測(cè)試信號(hào)和所儲(chǔ)存的測(cè)試信號(hào)之間的差別用于選擇系數(shù)。該系數(shù)是這樣選擇，使得該接收信號(hào)沒有畸變或符號(hào)間干擾被消除。在選擇性實(shí)施方案中，將來自多于一個(gè)分析處理器50的處理結(jié)果用于選擇系數(shù)供數(shù)字平衡器46之用。
在一種實(shí)施方案中，接收電路14包括收發(fā)開關(guān)。在以下討論的選擇性實(shí)施方案中，不提供發(fā)射和接收開關(guān)。
用2表示圖1的系統(tǒng)10的操作的一種實(shí)施方案的流程圖。在動(dòng)作70中，各種可能的探頭18，20之一同基本單元12相連。選擇探頭18，20之一并將它附接到接頭32上。例如，用戶希望三維心臟成像，所以將與時(shí)分多路復(fù)用相關(guān)的探頭18中的二維元件陣列連接。
對(duì)與多路復(fù)用相關(guān)的探頭，測(cè)試信號(hào)在動(dòng)作72內(nèi)傳送。根據(jù)該測(cè)試信號(hào)，對(duì)多路復(fù)用或處理加以自適應(yīng)。對(duì)于無多路復(fù)用的數(shù)據(jù)，動(dòng)作72作為選擇項(xiàng)或不提供該項(xiàng)。根據(jù)探頭18的連接發(fā)射測(cè)試信號(hào)，根據(jù)用戶輸入，自動(dòng)地或定期地對(duì)來自接收電路14的控制信號(hào)做出響應(yīng)。例如，測(cè)試信號(hào)作為初始校準(zhǔn)過程部分傳送或在時(shí)分多路復(fù)用信號(hào)的第一時(shí)隙的頭標(biāo)中或每幀的其他時(shí)隙中傳送。將測(cè)試信號(hào)同預(yù)期的測(cè)試信號(hào)進(jìn)行比較。根據(jù)比較，對(duì)該接收電路的平衡系數(shù)或其他處理加以調(diào)整或改變。另外或作為選擇，對(duì)測(cè)試信號(hào)的定時(shí)加以識(shí)別并對(duì)可選擇延遲加以確定以便使模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路44同多路復(fù)用26同步。
在動(dòng)作74中，接收電路14被配置成具有不同的特性，這種特性隨探頭的類型或從與接收電路14相連接的探頭18，20接收到的數(shù)據(jù)格式而變。當(dāng)數(shù)據(jù)格式對(duì)應(yīng)于多個(gè)元件，如時(shí)分多路復(fù)用數(shù)據(jù)，則根據(jù)對(duì)與單個(gè)元件或在探頭20中無干預(yù)電路相關(guān)的數(shù)據(jù)不同的阻抗，增益，濾波，平衡，模-數(shù)轉(zhuǎn)換或其他處理對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。各種特性的任意一個(gè)或二個(gè)或多個(gè)的組合都可以隨數(shù)據(jù)格式而改變。也可以或選擇性地改變另外的或不同的特性。動(dòng)作74可以在動(dòng)作72之前或之后完成。
然后將該模擬信息數(shù)字化。對(duì)于時(shí)分多路復(fù)用信息，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器44和多路復(fù)用信息同步。然后將該多路復(fù)用信號(hào)解復(fù)用用于束成形或其他成像處理。
發(fā)射和接收隔離傳感器元件24可用于將發(fā)射通道同接收通道相隔離，這種技術(shù)既可以用于上面所討論的探頭18，20也可以用于有著不同接收電路的另一種探頭。盡管這種隔離技術(shù)對(duì)于單個(gè)元件傳感器，線性陣列或在探頭中有著有限或沒有發(fā)射或接收電路的情況是有用的，但是對(duì)于有著在探頭內(nèi)裝有至少部分發(fā)射和/或接收電路的多維傳感器陣列，如上面所討論的時(shí)分多路復(fù)用探頭18那樣，使用傳感器元件24隔離發(fā)射和接收通道是特別有用的。全充填的多維傳感器陣列要求大量的發(fā)射和接收通道。通過將發(fā)射或接收電路置于探頭之內(nèi)并提供多路復(fù)用，從探頭18至基本單元12的電纜22或通道的數(shù)量被降至最小。但是，發(fā)射和接收電路共同存在于一個(gè)小空間，因而使接收電路同發(fā)射電路的高壓隔離變得困難。高壓開關(guān)，如能夠承受200伏反轉(zhuǎn)電壓的切換，是難以同其他接收電路，如多路復(fù)用器，一起集成的。用傳感器元件取代高壓發(fā)射和接收開關(guān)用于將發(fā)射通道同接收通道隔離。
圖3顯示隔離或分開發(fā)射路徑62和接收路徑64的傳感器元件24。在發(fā)射路徑62和接收路徑64之間避免直接連接。元件24將路徑62，64加以隔離以允許高壓傳輸而不會(huì)使接收路徑64遭受高壓。在一種實(shí)施方案中高壓器件是作為發(fā)射路徑62部分而不是作為接收路徑64部分提供的。在選擇性實(shí)施方案中，高壓器件是在接收路徑64上提供的。
元件24包括多維或線性陣列中多個(gè)元件之一?？梢詫?.5維和2維陣列作為M×N元件柵網(wǎng)的多維陣列的代表，其中N和M均大于1。對(duì)于多維陣列，其元件可以是小的并且同線性陣列的元件24相比具有高的阻抗。由于使用多路復(fù)用器和探頭18同電纜22相關(guān)的寄生負(fù)載也不存在或得以降低。同低的阻抗相比，可以使用較小的發(fā)射脈沖器和很低功率的前置放大器以提供較低阻抗的元件阻抗。
元件24包括2個(gè)電極80和82。該電極80和82位于元件24的對(duì)立面，如一個(gè)在射程方向該元件的頂部，一個(gè)在底部。電極80同電極82沒有電連接。分開的信號(hào)跡線包括電極80和82的每一只電極或同每一只電極相連接。每一元件24同二個(gè)或二個(gè)以上分開的信號(hào)跡線相關(guān)聯(lián)用于相關(guān)的分開電極80，82。在選擇性實(shí)施方案中，2個(gè)或2個(gè)以上電極共用一條相同的信號(hào)跡線。一只電極80連接到發(fā)射路徑62，另一只電極82連接到接收路徑64。元件24沒有如由被直接接地的電極所提供的直接對(duì)地的連接。
發(fā)射路徑62同電極80連接，用于將發(fā)射波形加到元件24。該發(fā)射路徑62包括至少一條至探頭18內(nèi)元件24的信號(hào)跡線。在其他的實(shí)施方案中，將另外的發(fā)射電器，如波形發(fā)生器84，切換驅(qū)動(dòng)器87以及控制器88并入發(fā)射路徑62中和探頭18中。在選擇性實(shí)施方案中，將控制器88，驅(qū)動(dòng)器87，波形發(fā)生器84或它們的組合置放在探頭18的外面，如放在基本單元12之內(nèi)。
波形發(fā)生器84包括一個(gè)或多個(gè)高壓晶體管，如FET晶體管，用于發(fā)生單極的，雙極的或正弦波形。圖4所示是用于發(fā)生單極波形的晶體管波形發(fā)生器84的一種實(shí)施方案。二只高壓晶體管86，如至少承受200伏電壓的CMOS FET晶體管，串聯(lián)在電壓源和地之間。在一種實(shí)施方案中，一個(gè)晶體管包括PFET，而另外一只晶體管包括NFET。晶體管86在電極80處提供單極波形的高壓和接地驅(qū)動(dòng)。因?yàn)榘l(fā)射波形發(fā)生器84包括開關(guān)器件，功率的消耗是最小的。對(duì)每一元件24，這種電路使用大約0.2mm2的管芯面積。對(duì)于1536個(gè)元件的二維陣列，大約使用307mm2的管芯面積?？梢圆捎闷渌募筛袷?，如在較小的專用集成電路中提供高壓FET晶體管組。在選擇性實(shí)施方案中，可以使用如數(shù)-模轉(zhuǎn)換器的其他設(shè)備用于波形發(fā)生。
圖5顯示用于發(fā)生雙極波形的晶體管86的網(wǎng)絡(luò)圖。4只晶體管86允許發(fā)生以正壓，負(fù)壓或零壓結(jié)束的雙極波形。如果該雙極波形能夠僅以一種極性結(jié)束，如正壓，則可以使用三只晶體管。在這些晶體管之中，圖4和圖5的Q1和Q2可以具有從漏極至源極的積分反向二極管，而晶體管Q3和Q4避免這種反向二極管配置以防止導(dǎo)通至該二極管?？梢允褂镁w管86的其他配置和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
晶體管86的每一只連到一參考電壓，如正電壓，負(fù)電壓或地。如圖4所示，一只晶體管86接地，而另一只晶體管86接到正的或負(fù)的電壓。如圖5所示，二只晶體管86接地，一只晶體管接正電壓，另一只晶體管接負(fù)電壓。
驅(qū)動(dòng)器87包括一晶體管或FET驅(qū)動(dòng)器，用于控制波形發(fā)生器84的操作。在選擇性實(shí)施方案中，可以使用其他的驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器87作為專用集成電路部分被集成，但可以具有獨(dú)立的器件和包括總處理器。驅(qū)動(dòng)器87能提供用于操作晶體管86的電壓變化。例如，圖4中的晶體管Q2是通過施加來自驅(qū)動(dòng)器87的10伏或0伏信號(hào)而得到控制。而晶體管Q1是通過施加來自驅(qū)動(dòng)器87的200伏或190伏信號(hào)而得到控制。
控制器88包括總處理器，模擬組件，數(shù)字組件，專用集成電路和它們的組合，用于控制同一個(gè)或多個(gè)元件24相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器87。在一種實(shí)施方案中，控制器88同驅(qū)動(dòng)器87集成在相同的專用集成電路上，但是也可以是分立器件?？刂破?8輸出二進(jìn)制信號(hào)以控制驅(qū)動(dòng)器87的操作和發(fā)生器84的波形。在一種實(shí)施方案中，控制器88根據(jù)從外部至探頭18提供的簡(jiǎn)單控制信號(hào)為整個(gè)陣列或分陣列外推或選擇發(fā)射配置或波形參數(shù)。在選擇性實(shí)施方案中，該控制器位于該探頭外部。
接收路徑64包括至少單一信號(hào)跡線，該跡線同元件24上與發(fā)射路徑62相對(duì)的一個(gè)面上的電極82相連。在其他的實(shí)施方案中，接收路徑64包括一個(gè)或多個(gè)二極管90，92，前置放大器94和多路復(fù)用器96?？梢詫⒘硗?，不同的或較少電路作為接收路徑64部分提供，如濾波器。探頭中的電子學(xué)部分可以不包括顯示濾波器，其中傳感器元件本身可以將接收信號(hào)加以濾波，和/或放大器的自然低通響應(yīng)也足以將接收信號(hào)加以濾波。該接收路徑包括在有著元件24的探頭18之中。在選擇性實(shí)施方案中，不提供多路復(fù)用器，而是在同探頭18分開的基本單元12內(nèi)或在探頭18內(nèi)提供前置放大器94。電纜22將接收路徑同基本單元12相連接。
二極管90和92包括肖特基二極管或其他的高電流，低電壓二極管器件。在一種實(shí)施方案中，二極管90和92沒有靜態(tài)功率消耗。二極管90和92的每一只用相反或不同的極性接地。二極管90和92包括二極管箝位以限制在接收路徑64上電極82上的電壓波動(dòng)。例如，二極管90和92將電壓的濾波限制到正或負(fù)0.2～0.7伏。在選擇性實(shí)施方案中，可以使用晶體管或其他的器件限制電極82上的電壓。
在一種實(shí)施方案中，二極管90和92同前置放大器以及多路復(fù)用器電路94和96一起被集成在專用集成電路內(nèi)?？梢蕴峁┢渌募筛袷?，如在較小的專用集成電路內(nèi)提供分離的二極管陣列和分離的前置放大器/多路復(fù)用器電路。
前置放大器94包括一只或多只晶體管，用于放大來自電極82的信號(hào)。例如，利用7伏BiCMOS處理或其他晶體管處理提供具有電流輸出的差分BJT對(duì)。使用具有5伏電源每通道為20μA允許每通道的功耗為0.1毫瓦。可以使用有著不同消耗以及相關(guān)組件和特性的其他前置放大器。該前置放大器94也可以選擇性地，或另外包括時(shí)間或深度增益控制放大器或?yàn)V波器。對(duì)于集成在探頭18內(nèi)的時(shí)間增益控制放大器，可以使用提供某些但非全部時(shí)間增益補(bǔ)償?shù)牡凸β试O(shè)備。在選擇性實(shí)施方案中，提供一種較大的，更大功率消耗可變的放大器。
多路復(fù)用器96包括切換網(wǎng)，如將多條發(fā)射路徑64的信號(hào)多路復(fù)用至一條電纜22上的晶體管和模擬采樣和保持電路。例如，多路復(fù)用器96包括一個(gè)8對(duì)1的多路復(fù)用器，用于將來自8個(gè)不同元件24的信號(hào)多路復(fù)用至模擬信息的一幀之內(nèi)。在一種實(shí)施方案中，多路復(fù)用器96對(duì)8條接收路徑64的總的96MSPS給每一接收路徑64提供12MSPS。接收路徑64的電路沒有高壓器件并且可以在探頭18的一個(gè)小的空間內(nèi)集成到專用集成電路內(nèi)或其他的通用電路內(nèi)。
分別將發(fā)射和接收路徑62和64連接到相對(duì)電極80和82上以將發(fā)射路徑62的高壓和高壓器件同接收路徑64的低壓器件相隔離。圖6顯示使用圖3元件24用于發(fā)射和接收的一種實(shí)施方案的流程圖。在動(dòng)作100中，將高壓發(fā)射波形提供給傳感器元件24，并且在動(dòng)作102中將接收路徑64的電壓加以限制?；旧?，發(fā)射路徑62上的電壓在動(dòng)作106內(nèi)得到限制而在動(dòng)作104回波信號(hào)在接收路徑64上被接收。
元件24的發(fā)射和接收操作沒有在發(fā)射和接收路徑62和64之間進(jìn)行選擇的切換。根據(jù)來自控制器88的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路86使波形發(fā)生器84在動(dòng)作100內(nèi)發(fā)生高壓(如200伏)發(fā)射波形。在波形發(fā)生器84處于探頭18之內(nèi)時(shí)，該發(fā)射波形是在該探頭18內(nèi)發(fā)生。該發(fā)射波形被加到元件24的一只電極80。另一只電極的電壓在動(dòng)作102中作為接地或D.C.參考電壓受到有效地限制。二極管90和92箝制連接到電極82的接收路徑64的電壓，使之同發(fā)射波形的高壓相比處于一個(gè)小的范圍之內(nèi)。因此，元件24由于電極80和82上的電位差而發(fā)生聲音信號(hào)。元件24還將發(fā)射路徑62同接收路徑64相隔離，防止在沒有高壓切換時(shí)對(duì)接收電路的損壞。
對(duì)于隨后在動(dòng)作104內(nèi)接收操作，發(fā)射路徑62的電壓被加以限制。在一種實(shí)施方案中，波形發(fā)生器84的晶體管86將接地或參考電壓連接到電極80。例如，在圖4中所示波形發(fā)生器84的Q2的開關(guān)為“接通”時(shí)將電極80接地。在一種選擇性實(shí)施方案中，將另一種參考電壓，如經(jīng)Q1加上的正電壓，連接到電極80以限制電極80的電壓波動(dòng)或變化。盡管發(fā)射路徑和相關(guān)的電極的電壓在動(dòng)作106內(nèi)被加以限制，但電信號(hào)是根據(jù)由動(dòng)作104中的元件24接收的聲音回波信號(hào)在電極82上發(fā)生的。因?yàn)樗邮盏碾娦盘?hào)是小的，如小于0.2伏，二極管90和92避免了在接收信號(hào)內(nèi)引入噪聲或?qū)⒔邮招盘?hào)削波。接收信號(hào)被加以放大，濾波，多路復(fù)用或加以處理，用于經(jīng)電纜22傳送給基本單元12。例如，放大器94將信號(hào)放大并根據(jù)時(shí)間調(diào)節(jié)該電信號(hào)的增益。多路復(fù)用器96將具有響應(yīng)不同傳感器元件24的其他電信號(hào)的電信號(hào)多路復(fù)用。對(duì)同其他元件24相關(guān)的接收通道64重復(fù)同樣的過程。進(jìn)行發(fā)射和接收操作而沒有進(jìn)行用于連接電極的發(fā)射和接收路徑之間的選擇。在接收和發(fā)射期間，每條發(fā)射和接收路徑62和64分別實(shí)行接地，或者將電極80，82維持在參考電壓。
使用圖4中所示的波形發(fā)生器84，可以發(fā)生以零電壓或正電壓結(jié)束的單極波形。該單極波形發(fā)生器84能夠?qū)φ蛄汶妷籂顟B(tài)結(jié)束而不會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生損害。一種選擇性實(shí)施方案通過交換NMOS和PMOS器件和利用負(fù)性電源允許在另和負(fù)壓之間發(fā)生單極波形。在任何一種情況下，不管該單極發(fā)射波形在0伏還是在其他電壓下結(jié)束都提供低的阻抗條件。
圖7顯示二種鏡像對(duì)稱單極波形108和110。第一單極波形108在低態(tài)或另伏水平開始，包括正電壓脈沖，返回零電壓電平，然后在高態(tài)或正電壓電平結(jié)束。隨后的單極波形110從高態(tài)或正電壓開始而在低態(tài)或零電壓結(jié)束。因?yàn)橐环N波形在較高電壓開始和以較低電壓結(jié)束，而另一波形108在較低電壓開始和以較高電壓結(jié)束，兩個(gè)波形有著相同的周期性，二個(gè)波形之和基本上為另值。利用在不同電壓開始的發(fā)射波形時(shí)基本考慮是晶體管86的上升和下降時(shí)間的差別以及其他性能的差異。在選擇性實(shí)施方案中，高態(tài)為另伏特而低態(tài)為負(fù)電壓。
單極波形發(fā)生器84的鏡像對(duì)稱能力為利用單極發(fā)射波形的相位反轉(zhuǎn)給組織諧波或其他諧波成像創(chuàng)造了條件，隨著對(duì)應(yīng)于發(fā)射波的聲音能量在組織內(nèi)的傳播和散射，發(fā)生該基本發(fā)射頻率的二次諧波或其他諧波的能量。與每一單極波形相對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)包括基本頻率以及諧波頻率的信息。當(dāng)把響應(yīng)相位反轉(zhuǎn)的發(fā)射單極波形的接收信號(hào)加以結(jié)合或相加之后，基本頻率的信息被對(duì)消，剩下的只是諧波頻率的信息。
利用簡(jiǎn)單的單極波形提供根據(jù)發(fā)射波形的相位反翻的諧波成像。用于發(fā)生單極波形的晶體管86被設(shè)計(jì)成避免上升時(shí)間和下降時(shí)間的失配，將由波形發(fā)生器84所引入的諧波信息量減至最低。元件24的材料在一種實(shí)施方案中具有高的極性調(diào)整電壓以減少操作差異或由于最初發(fā)生在二種不同的DC偏置點(diǎn)(例如0和+V)的接收失配。對(duì)在基本單元內(nèi)或探頭內(nèi)具有發(fā)射通道的系統(tǒng)，和使用發(fā)射和接收切換的系統(tǒng)，可以使用相位反轉(zhuǎn)單極脈沖發(fā)射。
多維傳感器可以使用有著上面所討論的任何發(fā)射和接收路徑，探頭和接收電路的各種傳感器。圖8-11所示是一些這樣的多維傳感器陣列，它們用于以基于時(shí)分多路復(fù)用和元件的發(fā)射和接收路徑隔離的全采樣。時(shí)分多路復(fù)用減少了通道數(shù)或電纜22的數(shù)量而對(duì)由基本單元12進(jìn)行的束成形沒有限制。分開的信號(hào)跡線或?qū)⑾鄬?duì)電極80和82連接到發(fā)射和接收路徑允許將發(fā)射和接收電路集成在探頭18內(nèi)而沒有功率消耗的發(fā)射和接收切換?？梢允褂枚嗑S傳感器的各個(gè)方面而同實(shí)施方案的其他方面無關(guān)，如使用沒有時(shí)分多路復(fù)用或在探頭18中的其他電路集成的特殊元件間隔。
圖8顯示元件24的一種2維陣列200。元件24沿豎向和橫向以一種柵網(wǎng)方式間隔開。沿豎向同沿橫向相比，可以使用不同或相同數(shù)量的元件24。沿橫方向在列204提供多個(gè)元件24。元件24沿橫方向具有間距或間隔。在一種實(shí)施方案中，使用1/2波長(zhǎng)間距。沿橫方向從一個(gè)元件24的中心至相鄰元件24的中心提供1/2波長(zhǎng)的距離。例如，在一組為工作在2.5MHz設(shè)計(jì)的陣列中，間距為300μm。也可以使用其他的間隔。
沿豎向在行202內(nèi)提供元件24。沿豎向的間距或間隔大于沿橫向的間距或間隔。在一種實(shí)施方案中，沿橫向的間距是沿豎向間距的2/3或小于2/3，如1/2。對(duì)于上面給出的2.5MHz的中心頻率陣列例子，豎向間距是600μm或一個(gè)波長(zhǎng)。對(duì)于大的間距，每個(gè)單個(gè)元件可以被細(xì)切割以便正確操作或維持所希望的元件24的寬厚比。在上面提供的實(shí)例中，元件24沿豎向被細(xì)切割，如在每陣列中心提供穿過大約90％的PZT材料的切割延伸，但不沿橫向細(xì)切割。也可以使用其他的細(xì)切割深度。
圖8顯示3二個(gè)元件24。在選擇性實(shí)施方案中，可以提供不同數(shù)量的元件，如在64個(gè)橫向分隔的行202中和在24個(gè)豎向間隔開的列204中共有1536個(gè)元件，或在64個(gè)橫向間隔的行202中和在3二個(gè)豎向分隔的列204共有2048個(gè)元件。
圖9顯示集成陣列200的探頭18。探頭18包括陣列200，柔性電路材料或信號(hào)跡線206，208，多塊電路板210，電容器212以及一束電纜22。這些組件包容在塑料或其他人機(jī)過程成形的探頭蓋或外殼之內(nèi)。在探頭18內(nèi)還可以包括少數(shù)不同的或另外的組件。
柔性電路206，208包括Kapton或其他可活動(dòng)的，薄的電絕緣材料，在它的一面或兩面沉積有信號(hào)跡線。此處使用柔性電路用以描述具有一種或多種電導(dǎo)體的任何柔性或非剛性材料。在一種實(shí)施方案中，該柔性電路材料為50μm厚。對(duì)分開的發(fā)射和接收路徑提供各自的柔性電路材料206和208。例如，一種柔性電路206從陣列200的元件24的一側(cè)提供電極和跡線，而另一柔性電路208包括來自陣列200的元件24的反面或不同側(cè)面的電極和跡線。
圖10顯示陣列200的豎剖面和二種柔性電路206和208的相關(guān)連接。陣列200沿豎方向再細(xì)分為4個(gè)模塊222。此外，陣列200也可以沿豎向細(xì)分為不同的或較少的模塊222。例如，只使用一個(gè)，二個(gè)，3個(gè)或多個(gè)模塊。每模塊具有相關(guān)的柔性電路206和208對(duì)。每一模塊222包括沿束方向的多層，如第一匹配層218，從第一柔性電路208形成的在元件24的頂部的第一電極層，第二匹配層216，元件或壓電(PZT)層214，在從第二柔性電路208和背襯材料220形成的壓電層214的底側(cè)上的第二電極。也可以一個(gè)，多個(gè)或全部模塊222中提供另外不同的或較少的層面。例如，只使用一個(gè)或3個(gè)或多個(gè)的匹配層216，218，或者將2個(gè)匹配層216和218都放置在頂部電極和柔性電路208的頂側(cè)。
二種不同的柔性電路208和206沿一個(gè)或二個(gè)模塊側(cè)面從PZT材料或?qū)用?14朝著和沿背襯材料220折疊。在元件24的雙側(cè)或頂部和底部對(duì)元件24的每一個(gè)提供分開的信號(hào)跡線。對(duì)元件24的每一個(gè)在其柔性電路206上提供分開的信號(hào)跡線，和對(duì)元件24的每一個(gè)在柔性電路208上提供分開的信號(hào)跡線。每一元件24獨(dú)立同沿元件24的束方向上的頂部和底部的分開的信號(hào)跡線相連接。分開的信號(hào)跡線為以元件為基礎(chǔ)的發(fā)射和接收路徑的隔離提供了條件。公共地同多個(gè)元件24相連接。
通過2或4層柔性電路206，208，每一模塊222背襯材料220同另一模塊222的背襯材料220相分開。通過1或2柔性電路層208將一個(gè)模塊222的PZT層214同另一模塊222的PZT層分開。PZT層214的寬度大于背襯材料220的寬度以考慮由于柔性電路206，208的不同數(shù)量所引起的不同厚度。通過具有薄的柔性電路材料，借助于盡量減小不同模塊222的元件24之間的間隔避免了負(fù)面超聲效應(yīng)。
再參照?qǐng)D9，柔性電路208和206被顯示為在分離開元件200陣列的方向?qū)挾仍龃?。增大寬度為信?hào)跡線同單個(gè)元件24的分隔較大提供了條件。較大的間隔提供的信號(hào)跡線間的電容耦合較小。
圖9顯示多塊印刷電路板210，如7塊電路板210。在選擇性實(shí)施方案中，在探頭18中提供單塊電路板210，不同數(shù)量的電路板210或沒有電路板。在一種實(shí)施方案中，6塊電路板210包括發(fā)射和接收電路，如上面討論的探頭集成電路。每一塊發(fā)射和接收電路板210與6個(gè)豎直彼此隔開的模塊222之一相連。在選擇性實(shí)施方案中，一塊電路板210和在不同模塊222中的元件24相連接，或者相同模塊222中的元件24同不同的電路板210相連接。第7塊電路板包括一控制邏輯電路板。該控制邏輯電路板同基本單元接口連接用于操作發(fā)射和接收電路。探頭18的印刷電路板210和其他組件被制成大小適合裝在探頭18的手柄之內(nèi)。該探頭18的設(shè)計(jì)適合于用戶人機(jī)操作，如在直徑上小于4英或提供抓柄。
在一種實(shí)施方案中，該電路板包括一個(gè)或多個(gè)多路復(fù)用器，例如，提供8對(duì)1的多路復(fù)用器用于將信號(hào)多路復(fù)用從元件24至192系統(tǒng)通道或電纜22。在其他的實(shí)施方案中，提供或多或少的多路復(fù)用器用于有著或多或少電纜22或系統(tǒng)通道的情況。例如，提供64排202和32列204的陣列200帶有的多路復(fù)用器用于在256根電纜22上傳送時(shí)分多路復(fù)用信號(hào)。在具有陣列200的探頭18內(nèi)提供多路復(fù)用器，使電纜22及相關(guān)的系統(tǒng)通道或信號(hào)線數(shù)小于陣列200的元件24的數(shù)目。例如，沿豎直方向的元件數(shù)與沿橫方向的元件數(shù)的乘積大于電纜22的數(shù)目。
利用任何已知或以下開發(fā)的接頭或連接技術(shù)將電路板210同柔性電路206及208相連接。對(duì)每一元件24使用二個(gè)或多個(gè)分開的信號(hào)跡線提供二倍于元件24數(shù)目的電連接。在陣列制造之前該接頭被附著到柔性電路206，208上。在一種實(shí)施方案中，提供球狀柵網(wǎng)陣列(BGA)，或其他塊矩陣形或其他結(jié)構(gòu)的陣列用于將跡線焊接到柔性電路206和208上?？梢允褂眯￠g距矩陣型BGA連接頭。例如，該BGA將接收路徑信號(hào)跡線接到多路復(fù)用器，然后多路復(fù)用器和印刷電路板相連，從而減少了到印刷電路板的連接數(shù)目。在另一種實(shí)施方案中，將發(fā)射或接收電路沉積或形成在柔性電路上，從而使從柔性電路206，208至印刷電路板210所需要的連接較少。還有另一種實(shí)施方案，在柔性電路和印刷電路板之間提供，如跨接線或其它互連的直接連接。
圖11A和11B表示在制造陣列200的過程中的工序。圖11A顯示元件24的三塊模塊。每一模塊222包括至少在N×M陣列中元件24的2行和2列。每一模塊222的PZT層214和相關(guān)的柔性電路208，206是對(duì)每一模塊222獨(dú)立切割的。切割包括沿橫向或豎向的一種或兩種切割以形成元件24。通過對(duì)每一模塊222分別將電極或柔性電路208，206切割，可以分別對(duì)每一模塊222加以測(cè)試。分開測(cè)試為在最后組裝之前扔棄失效模塊222創(chuàng)造了條件。例如，對(duì)模塊222的每一塊的每個(gè)元件24進(jìn)行適配性或聲音測(cè)試。
每個(gè)分開切割的模塊222的形成如圖10所示?？梢允褂萌魏胃鞣N制造工藝，和提供的不同的組裝順序。在一種實(shí)施方案中，將第一匹配層216，壓電層214和位于該壓電層214底部的柔性電路206堆到背襯層220的頂部。使用帶有針和相關(guān)孔或模板的精密工具將這些層面對(duì)準(zhǔn)。底部柔性電路206在兩面具有信號(hào)跡線，用于連接不同的元件24。然后將對(duì)準(zhǔn)的層面結(jié)合或膠合在一起。
在結(jié)合之后，將柔性電路材料206的底層沿壓電層214下面的背襯層220的兩面折疊。該背襯層220的寬度比壓電層214的寬度窄大約1或2層柔性電路206的寬度。在一種實(shí)施方案中，該柔性電路206在背襯層220的兩面被折疊，但也可以只在一面折疊。通過將部分模塊222通過用Teflon涂層的或有著結(jié)合材料或膠的其他結(jié)構(gòu)將該底部柔性電路206緊緊地粘合到背襯材料上。作為選擇，在結(jié)合頂部柔性電路208的后來工藝中將該底部柔性電路206結(jié)合到模塊222的兩個(gè)面上。
第一匹配層216和壓電層214沿橫方向切割。例如，形成6個(gè)大的切割縫，它向該柔性電路材料206延伸但不穿透柔性電路206。沿橫向也可以形成小的切割縫。這種小的切割縫向壓電層214內(nèi)部延伸大約90％。還可以使用其他的切割深度。使用環(huán)氧樹脂，硅膠或其他材料將切割的縫填充。可以使具有較高聲音阻抗的縫填充材料是因?yàn)橹挥性谀７较虻膲弘妼?14和第一匹配層216被切割。在選擇性實(shí)施方案中，其他層沿橫向被切割并且使用較低的聲音阻抗的縫填充材料。在選擇性實(shí)施方案中，不使用縫填充材料。
第一匹配層216的表面接地，或者如有必要經(jīng)處理以去除任何多余的縫填充材料。利用針和孔或模板將頂部柔性電路208和第二匹配層218對(duì)準(zhǔn)并結(jié)合在一起。然后將該粘合后的頂部柔性電路208結(jié)合到底部匹配層216。在選擇性實(shí)施方案中，將頂部柔性電路208和頂部匹配層218對(duì)準(zhǔn)并結(jié)合到模塊222上的底部匹配層216，作為同填充其縫相關(guān)的一種操作。
頂部柔性電路208及相關(guān)的信號(hào)跡線相對(duì)底部柔性電路206及相關(guān)的信號(hào)跡線的位置處于足以使每一元件24在分開的信號(hào)跡線的公差之內(nèi)。例如，正負(fù)50μm的公差允許沿豎方向每個(gè)元件24之間有100μm的切割區(qū)而不會(huì)有損害地切斷信號(hào)跡線。其他的公差和距離也是可能的。對(duì)準(zhǔn)是利用精密工具的針和孔，模板或光學(xué)調(diào)準(zhǔn)完成的。通過在模塊222兩側(cè)上提供柔性電路206，208上的信號(hào)跡線，提供了較為稀疏的信號(hào)跡線，從而允許有較大的切割窗口。在選擇性實(shí)施方案中，提供較大的信號(hào)跡線密度，并在模塊222的一面提供柔性電路206和208。
頂部柔性電路208沿壓電層214和背襯層220的一面或兩面折疊。柔性電路208從壓電層214朝背襯層220延伸。在信號(hào)跡線是在底部柔性電路206的頂面或朝外面上和在頂部柔性電路208的底面或朝內(nèi)面上時(shí)，在兩柔性電路206和208之間加入絕緣層。例如，在組裝之前或組裝期間，將25μm或其他厚度的Teflon或非導(dǎo)電材料加到柔性電路206的一面或兩面。因此，借助于通過具有Teflon涂層或其他涂層的框架上部的柔性電路208被粘合到模塊222的面上。柔性電路和相關(guān)的電極都被結(jié)合到模塊222上。
然后將模塊進(jìn)行豎向切割，如切割成元件24的64列204。該切割穿過柔性電路206和208以及壓電層214伸入背襯層220。在一種實(shí)施方案中，不提供小的切割縫，但可以使用小切割縫。在一種實(shí)施方案中，用顯微鏡對(duì)頂部柔性電路208進(jìn)行檢查以達(dá)到在光學(xué)上將切割鋸齒對(duì)準(zhǔn)。豎向切割同前面的橫向切割相結(jié)合規(guī)定了元件24。可以在同一時(shí)間或不同時(shí)間提供每一模塊222的豎向切割。切割使之對(duì)每一元件24有著頂部和底部分開的電極和相關(guān)的信號(hào)跡線而不會(huì)使所有的元件都接地到一個(gè)公共面上。在選擇性實(shí)施方案中，對(duì)每個(gè)元件24只有一分開的信號(hào)跡線使用接地面。
如圖11B所示，分開切割的模塊222被加以對(duì)準(zhǔn)。模塊222的位置沿豎向或橫向相互鄰近以形成較大的元件24陣列200。用一個(gè)或多個(gè)柔性電路206，208將每一模塊222同另一模塊222相分開。在一種實(shí)施方案中，每一模塊222代表元件24的64橫向分隔的行202和4或6豎向分隔的列204。通過將在豎向和橫向的4或6個(gè)模塊222對(duì)準(zhǔn)，提供元件24的64×24柵網(wǎng)?？梢允褂闷渌麛?shù)目的模塊，大小和元件柵網(wǎng)數(shù)，有和沒有用柔性電路206，208使模塊222分隔開。
頂部柔性電路208具有在底面形成的信號(hào)跡線，所以該柔性電路208在電性上將一個(gè)模塊222的信號(hào)跡線同另一模塊222的信號(hào)跡線相絕緣。在選擇性實(shí)施方案中，在二個(gè)模塊200之間放置絕緣體材料，如Kapton或其他材料，用于信號(hào)跡線的電性絕緣。
在對(duì)準(zhǔn)之前，通過Teflon復(fù)蓋的框架或其他有膠或其他結(jié)合材料的框架向每一模塊222施壓。施壓使柔性電路206和208沿模塊222的兩面緊密吻合以減少模塊之間的任何分離。
模塊222被裝在框架224之內(nèi)。該框架包括石墨材料，另一種導(dǎo)電性材料，或其他非導(dǎo)電性材料。4個(gè)模塊222既可以加壓配合在框架224之內(nèi)，也可以裝在框架224之內(nèi)。當(dāng)被裝在框架224之中時(shí)，模塊222的壓電層PZT214之間的間隔為50-150μm，但也可以使用其他的間隔。該間隔是由于每一模塊222的壓電層214之間的柔性電路材料的結(jié)果。50-150μm的間隔相應(yīng)于比正常的縫寬大0-100μm?？梢允褂闷渌鄬?duì)寬度。減小模塊222之間的分隔就減小了豎向的射線束寬度或豎向點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)?？蚣?24將模塊222沿二個(gè)方向?qū)?zhǔn)，但是在橫向上可能提較低的公差。通過手工光學(xué)對(duì)準(zhǔn)，針和孔對(duì)準(zhǔn)或?qū)⒖?24作為一種模板的精密匹配可以提供較高公差的對(duì)準(zhǔn)。
在模塊222被對(duì)準(zhǔn)在框架224之后，用硅膠或其他縫填充材料將單個(gè)切割的縫填充。這種縫填充材料也可以用來將模塊222相互并結(jié)合到框架224上。在選擇性實(shí)施方案中，模塊222的縫填充是在對(duì)準(zhǔn)之前進(jìn)行的。在選擇性實(shí)施方案中，不使用縫填充。而是將透鏡材料保護(hù)層，或其他聚焦或非聚焦的聲學(xué)透明材料保護(hù)層放置在陣列200之上或其周圍。例如，在陣列208之上形成高溫或室溫硫化硅膠。在陣列200被全采樣的情況下，提供另外的保護(hù)層用于不聚焦或有限聚焦。
柔性電路206，208以及相關(guān)的信號(hào)跡線連接到印刷電路板或多路復(fù)用器。該多路復(fù)用器的輸出連接到電纜22。該電纜將陣列200的元件24電連接到基本單元12。
在選擇性實(shí)施方案中，提供不同的多維陣列，具有集成在探頭18之內(nèi)的多路復(fù)用器和/或用傳感器元件24提供的發(fā)射和接收路徑的隔離。多路復(fù)用允許多通道向單通道上的多路復(fù)用，如通過時(shí)分多路復(fù)用。多路復(fù)用的數(shù)量，所希望的帶寬，中心頻率以及時(shí)鐘速率決定所使用的多路復(fù)用數(shù)量。例如，具有40MHz時(shí)鐘速率的系統(tǒng)可以使用高至25MHz的中心頻率傳感器，假定Nyquist采樣速率高至1.6倍該中心頻率。采用多路復(fù)用技術(shù)，可以降低中心頻率以減少系統(tǒng)通道或電纜22的數(shù)量。在上面的例子中，2∶1的多路復(fù)用器允許使用有著120％帶寬高至12.5MHz中心頻率的傳感器，但是將使用一條電纜22的元件24的數(shù)量翻倍。3∶1的多路復(fù)用器允許使用高至8.3MHz中心頻率的傳感器，4∶1允許6.3MHz，5∶1允許5.0MHz，6∶1允許4.2MHz，7∶1允許3.6MHz，8∶1允許2.5MHz。較高的時(shí)鐘速率允許既有更多的多路復(fù)用，或者有更高的中心頻率傳感器。
某些多維陣列提供沿第一方向用N個(gè)元件排列和沿第二方向用M個(gè)元件排列的多個(gè)傳感器元件，其N個(gè)大于1和M大于1但M不等于N。例如，元件24的多PZT層線性陣列，1.5D，I-束，+-束或其他陣列具有不同的元件24分布。探頭容納元件24的陣列200。位于探頭內(nèi)并連接到該多個(gè)傳感器元件24的至少二個(gè)的多路復(fù)用器使得有較大數(shù)量的元件24而較少連接到基本單元22的系統(tǒng)通道數(shù)或電纜22數(shù)提供了條件。
多路復(fù)用允許1.5維的傳感器陣列有較高的分辨率使用，如在橫向內(nèi)有著2或多于2的96元件24的豎行。例如，用2∶1時(shí)域多路復(fù)用，具有3或4行96元件24的1.5D陣列使用其頻率高至12.5MHz的192系統(tǒng)通道或電纜22。用96個(gè)元件24的7區(qū)段或行的7∶1多路復(fù)用，其陣列在40MHz時(shí)鐘速率系統(tǒng)內(nèi)可用192個(gè)系統(tǒng)通道或電纜22工作高至3.6MHz。
具有被隔離的左右豎光闌分隔的元件24的平凹傳感器也可以得益于多路復(fù)用。例如，參見在US專利6,043,589中所描述的陣列，將其公開的內(nèi)容引入此處作為參考。通過將來自具有來自另一個(gè)元件的信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)元件的信號(hào)多路復(fù)用，二個(gè)或三個(gè)被分段的陣列可操作在較高的中心頻率和/或用更多的元件。
配置成2或更多分開的或增加線性或彎曲線性陣列的傳感器也可以得益于多路復(fù)用。第一線性陣列沿一個(gè)方向定位和第二線性陣列沿第二方向定位或者不與第一陣列平行。例如，在US專利6,014,473中所討論的各種I-束，+-束或其他陣列，此處將其公開內(nèi)容引為參考，使用多路復(fù)用為更大數(shù)量的具有相同或較少電纜22的元件創(chuàng)造了條件。在這一實(shí)例中，一個(gè)線性陣列用于成像和一個(gè)或多個(gè)其他正交陣列提供跟蹤信息。通過多路復(fù)用，利用跟蹤陣列的系統(tǒng)通道或電纜的圖像分辨率的丟失較少。例如，一個(gè)成像和二個(gè)跟蹤陣列每個(gè)使用具有3∶1多路復(fù)用至192根電纜22的192個(gè)元件24。
雙層或多層傳感器陣列可以得益于多路復(fù)用。在元件24的線性或其他陣列中的2或多層PZT被用于諧波成像。沿橫向的一個(gè)或多個(gè)元件24的一維陣列具有沿束方向的元件24或PZT層面。例如，在號(hào)碼為____(序號(hào)10/076,688，提交日期2002年2月14日)和5,957,851的US專利中公開的陣列使用用電極分開的元件24的多層。多路復(fù)用為較大數(shù)量的可分開尋址的PZT層和/或元件24創(chuàng)造了條件。一層對(duì)另一層相對(duì)定相提供給基波工作或諧波工作。
如二維陣列或單一線性陣列的元件方形柵網(wǎng)也可以受益于多路復(fù)用。多路復(fù)用為具有較少系統(tǒng)通道或電纜22的更多元件提供了條件。多路復(fù)用為二維或三維成像提更高的分辨率和/或更快速的掃描。
盡管參照各種實(shí)施方案已經(jīng)在上文對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)理解可以做出許多變化和修改而不會(huì)偏離本發(fā)明的范圍。因此，其意圖是將前面的詳盡描述理解為對(duì)本發(fā)明現(xiàn)在優(yōu)選實(shí)施方案的一種展示而非本發(fā)明的限定。只有如下的權(quán)利要求，并包括所有的等同項(xiàng)，才是旨在限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于超聲處理中對(duì)發(fā)送與接收進(jìn)行隔離的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括傳感器元件(24)具有第一和第二電極(80、82)；發(fā)送路徑(62)連接到第一電極(80)；和接收路徑(64)連接到第二電極(82)，在傳感器元件(24)處接收路徑(64)與發(fā)送路徑(62)相隔離。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中發(fā)送路徑(62)含有波形發(fā)生器(84)，波形驅(qū)動(dòng)電路位于探頭(18)內(nèi)，傳感器元件(24)也位于探頭(18)內(nèi)，并且還包含可將探頭(18)與基本單元(12)相連接的電纜(22)。
3.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中接收路徑(64)包含至少一個(gè)放大器和濾波器，該至少一個(gè)放大器和濾波器放置位于探頭(18)內(nèi)，傳感器元件(24)也位于探頭(18)內(nèi)，并且還包含可將探頭(18)與基本單元(12)相連接的電纜(22)。
4.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中發(fā)送路徑(62)含有波形發(fā)生器(84)，而接收路徑(64)含有時(shí)間增益控制電路(37)、波形發(fā)生器(84)，時(shí)間增益控制電路(37)和傳感器元件(24)在探頭(18)里，探頭(18)與成像基本單元(12)間隔開。
5.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中接收路徑(64)含有多路復(fù)用器(26)。
6.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中接收路徑(64)含有至少兩個(gè)與第二電極(82)電連接的二極管(90、92)。
7.權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中至少兩個(gè)二極管(90、92)電連接在第二電極(82)與地之間，兩個(gè)二極管(90、92)含有二極管箝位電路。
8.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包含多個(gè)附加的傳感器元件(24)，傳感器元件(24)和附加的傳感器元件(24)安排為NxM柵網(wǎng)，這里N和M都大于1。
9.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中發(fā)送路徑(62)含有至少一個(gè)晶體管(86)，可以電連接在第一電極(80)與參照電位之間。
10.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中發(fā)送路徑(62)在傳感器元件(24)的接收操作中可以將第一電極(80)與地連接，而接收路徑(64)在傳感器元件(24)的發(fā)送操作中可以限制第二電極(82)上的電壓。
11.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中發(fā)送路徑(62)包括至少一個(gè)高電壓部件，而接收路徑(64)沒有高電壓部件。
12.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中發(fā)送路徑和接收路徑(62、64)沒有可以在發(fā)送路徑(62)與接收路徑(64)之間進(jìn)行選擇的任何開關(guān)。
13.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中傳感器元件(24)的所有電極(80、82)都沒有直接接地。
14.一種對(duì)發(fā)送與接收事件進(jìn)行超聲隔離的方法，該方法包含(a)施加發(fā)送波形到傳感器元件(24)的第一電極(80)；(b)在(a)期間限制第二電極(82)處的電壓；(c)接收傳感器元件(24)的第二電極(82)上的電信號(hào)，第二電極(82)不同于第一電極(80)；并且(d)在(c)期間限制第一電極(80)處的電壓。
15.權(quán)利要求14的方法，還包含(e)在探頭(18)里生成發(fā)送波形，傳感器元件(24)也在探頭(18)里。
16.權(quán)利要求14的方法，還包含(e)利用濾波器過濾電信號(hào)，濾波器在探頭(18)里，其中傳感器元件(24)也位于探頭(18)內(nèi)。
17.權(quán)利要求14的方法，其中(a)包含以驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)傳感器元件(24)，該驅(qū)動(dòng)電路在與成像基本單元(12)分離的探頭(18)里，探頭(18)包括傳感器元件(24)，而且還包含(e)用時(shí)間增益控制電路，隨著時(shí)間變化調(diào)整電信號(hào)的增益，時(shí)間增益控制電路在探頭(18)里。
18.權(quán)利要求14的方法，還包含(e)利用響應(yīng)于不同傳感器元件(24)的信號(hào)，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行多路復(fù)用。
19.權(quán)利要求14的方法，其中(d)包含利用至少兩個(gè)電連接到第二電極(82)的二極管對(duì)第二電極(82)箝位。
20.權(quán)利要求14的方法，其中(b)包含將第一電極(80)與參照電位進(jìn)行電連接。
21.權(quán)利要求14的方法，還包含(e)對(duì)多個(gè)布置為二維陣列的傳感器元件(24)實(shí)施(a)-(d)。
22.權(quán)利要求14的方法，其中至少采用一個(gè)高電壓部件實(shí)施(a)和(d)，而在實(shí)施(b)和(c)時(shí)無高電壓部件。
23.權(quán)利要求14的方法，其中實(shí)施(a)-(d)時(shí)沒有在發(fā)送路徑(62)與接收路徑64之間進(jìn)行選擇。
24.權(quán)利要求14的方法，其中(a)包含施加單極波形，單極波形以第一態(tài)開始，而單極波形的結(jié)尾是與第一態(tài)不同的第二態(tài)，第一態(tài)和第二態(tài)包含高態(tài)和低態(tài)之一，而且是不同的。
25.帶有相位反轉(zhuǎn)的發(fā)送聲能的方法，該方法包含(a)生成具有高態(tài)和低態(tài)的第一單極發(fā)送波形；(b)生成具有高態(tài)和低態(tài)的第二單極發(fā)送波形；(c)第一單極發(fā)送波形以低態(tài)開始；而(d)第二單極發(fā)送波形以高態(tài)開始。
26.權(quán)利要求25的方法，還包含(e)第一單極發(fā)送波形以高態(tài)結(jié)尾；而(f)第二單極發(fā)送波形以低態(tài)結(jié)尾。
27.權(quán)利要求25的方法，其中(a)-(d)包含生成第一和第二單極發(fā)送波形，使得施加到傳感器元件(24)上的發(fā)送波形總和基本上是零。
28.權(quán)利要求25的方法，其中(c)包含第一單極發(fā)送波形以零電壓開始，而(b)包含第二單極發(fā)送波形以正電壓開始。
全文摘要
在超聲傳感器元件24處隔離發(fā)送和接收電路的方法和系統(tǒng)。傳感器元件24兩相反面上的分離的電極80、82連接到分離的發(fā)送和接收通道62、64。用傳感器元件24隔離發(fā)送通道和接收通道，而不用高電壓發(fā)送和接收轉(zhuǎn)換開關(guān)。發(fā)送通道62包括接收過程中在電極處限制電壓的電路，例如可以將電極接地的開關(guān)。接收通道64包括發(fā)送過程中在電極處限制電壓的電路，阻止電壓擺動(dòng)超過電極處的二極管電壓。限制電壓為發(fā)送操作或接收操作兩者之一提供了虛擬接地或直流電。利用上述發(fā)送通道或其他發(fā)送通道，可以生成以某電壓開始而以另外電壓結(jié)尾的單極脈沖。后續(xù)發(fā)送的單極脈沖是以正電壓值起始而以零電壓值結(jié)尾。
文檔編號(hào)B06B1/06GK1478440SQ03148099
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月27日
發(fā)明者D·A·彼得森, D A 彼得森, J·C·拉岑比, 拉岑比, R·P·亨特, 亨特, R·N·費(fèi)爾普斯, 費(fèi)爾普斯 申請(qǐng)人:美國(guó)西門子醫(yī)療解決公司