[实用新型]一种四维超声探头电机控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及超声成像设备技术领域，具体涉及一种四维超声探头电机控制系统。

背景技术

在超声成像系统中，普通探头得到的图像是二维的图像，如果要得到四维图像，就需要使用特殊的超声探头-四维超声探头。四维超声探头是由普通的超声换能器加上电机以及传动装置构成的。当电机驱动传动装置使超声换能器围绕一个轴产生摆动，在超声换能器摆动的过程中，发射模块向超声换能器施加发射电压，使之发出超声波，该超声波在人体内传播时，会在体内组织间的不均匀面上产生反射，通过接收这些反射回波信号可以探测人体内不均匀组织的分布情况。通过这些回波信号，超声成像系统可以构建出探测部位的实时三维图像，即四维图像。显然，为了得到准确的四维图像，必须准确地知道超声换能器发射和接收超声波信号时，超声换能器所处的位置或者说超声换能器所偏移的角度。在这种情况下，步进电机是一个很好的选择，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，非常适合于需要进行电机速度、位置控制的四维超声探头使用。

但是由于步进电机安装在四维超声探头内部，和超声换能器空间位置上很接近，并且步进电机只能使用电脉冲信号进行控制，而超声回波信号一般很微弱，很容易受这些电脉冲信号干扰，影响超声图像的成像质量。还有一个问题，由于步进电机是一个开环控制元件，不存在反馈环节，如果发生失步(电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数，称之为失步)，电机控制器也无法得知，导致超声换能器的实际位置和理论位置有偏差。最后，步进电机工作过程中，容易产生振动，并发出噪音，会给超声系统的操作者一种不舒服的感觉。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种四维超声探头电机控制系统，克服现有技术的四维超声探头使用步进电机，因此无法通过电机控制系统进行闭环控制的缺陷。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种四维超声探头电机控制系统，包括微处理器、运动控制器、电机驱动器和编码器，所述微处理器、所述运动控制器和所述电机驱动器依次相连，所述电机驱动器与伺服电机相连，所述编码器与所述伺服电机的转轴相连，所述编码器的输出端分别与所述微处理器和所述运动控制器相连，所述微处理器向所述运动控制器发送控制所述伺服电机运动的指令，所述编码器向所述微处理器和所述运动控制器分别输出至少一路检测信号，所述运动控制器根据所述指令和所述检测信号向所述电机驱动器输出控制电机运动的控制信号，所述电机驱动器根据所述控制信号驱动所述伺服电机。

所述的四维超声探头电机控制系统，其中所述编码器输出第一脉冲信号、第二脉冲信号和第三脉冲信号，由第一脉冲信号和第二脉冲信号的相位差确定所述伺服电机的转动方向，由第三脉冲信号确定所述伺服电机的转动是否经过设定的零点。

所述的四维超声探头电机控制系统，其中所述微处理器内设置正交解码脉冲电路QEP。

所述的四维超声探头电机控制系统，其中还包括差分接收器，所述差分接收器的输入端连接所述编码器，其输出端连接所述微处理器和所述运动控制器。

所述的四维超声探头电机控制系统，其中还包括霍尔电流传感器和模数转换器，所述霍尔电流传感器与所述模数转换器相连，所述模数转换器与所述微处理器相连。

所述的四维超声探头电机控制系统，其中还包括隔离器，所述隔离器分别与所述微处理器、所述运动控制器、所述电机驱动器和所述差分接收器相连。

所述的四维超声探头电机控制系统，其中所述伺服电机设为直流伺服电机。

所述的四维超声探头电机控制系统，其中所述电机驱动器设为H桥功率放大电路。

所述的四维超声探头电机控制系统，其中所述H桥功率放大电路的输出端连接滤波器。

所述的四维超声探头电机控制系统，其中所述编码器设为增量式光电编码器。

所述的四维超声探头电机控制系统，其中所述运动控制器设为增量式PID运动控制调节器。

所述的四维超声探头电机控制系统，其中所述隔离器设为芯片ISO7240，所述H桥功率放大电路设为芯片A3949。