[发明专利]超声相控阵列聚焦模式高速切换系统及聚焦模式合成方法

权利要求书

1.一种超声相控阵列聚焦模式高速切换系统，其特征在于，包括：上位机、上/下位机通讯接口、微控制器、存储器、幅相控制信号发生器和超声相控阵列，所述微控制器通过所述上/下位机通讯接口与所述上位机连接，所述存储器与所述微控制器连接，所述幅相控制信号发生器分别与所述微控制器、上位机和超声相控阵列连接，所述微控制器通过上/下位机通讯接口与上位机进行数据接收和发送，同时将相关数据存入存储器，当微控制器接收到上位机发送的控制命令，随即取出存储器内相关数据，并将所述相关数据发送至幅相控制信号发生器，幅相控制信号发生器根据接收到的数据产生合成聚焦模式或高速切换不同聚焦模式所需的多路正弦波信号，并发送至所述超声相控阵列激励超声相控阵列内对应阵元。

2.根据权利要求1所述的超声相控阵列聚焦模式高速切换系统，其特征在于，所述微控制器通过上/下位机通讯接口与所述上位机进行传输的数据包括接收部分和发送部分，其中，接收部分至少包括聚焦模式信息和控制命令信息，所述聚焦模式信息至少包括各组聚焦模式对应的序号、焦点三维坐标以及超声相控阵列激励正弦波信号的幅度和相位；所述控制命令信息至少包括开启或停止输出激励正弦波信号指令、各组聚焦模式对应的焦点三维坐标、激励正弦波信号的输出开启时间和输出停止时间；所述发送部分至少包括各组聚焦模式对应激励正弦波信号的反馈信息，该信息至少包括单组聚焦模式对应激励正弦波信号的输出结束反馈信息。

3.根据权利要求2所述的超声相控阵列聚焦模式高速切换系统，其特征在于，所述幅相控制信号发生器至少包括相控信号发生器、幅度控制及功率放大驱动电路、幅相控制信号输出接口、超声相控阵列内对应阵元的声阻抗匹配电路和电功率反馈电路，所述相控信号发生器用以接收所述微控制器发出的激励正弦波信号的相位信息、输出开启时间和输出停止时间并进行相应的处理，且当单组聚焦模式对应激励正弦波信号的总输出时间结束后，相控信号发生器将输出结束反馈信息发送至所述微控制器；所述幅度控制及功率放大驱动电路用以接收所述微控制器发出的激励正弦波信号的幅度信息；所述电功率反馈电路与所述上位机连接，用以将超声相控阵列内对应阵元正弦波信号的电功率反馈发送至上位机。

4.根据权利要求2所述的超声相控阵列聚焦模式高速切换系统，其特征在于，所述相控信号发生器进一步包括周期信号产生电路、相移电路、锁相环电路和计时电路，所述周期信号产生电路、相移电路和锁相环电路依次连接，所述周期信号产生电路与所述微控制器连接，所述锁相环电路与所述幅度控制及功率放大驱动电路连接，所述计时电路分别与所述微控制器和周期信号产生电路连接。

5.根据权利要求2所述的超声相控阵列聚焦模式高速切换系统，其特征在于，所述微控制器存入存储器的相关数据至少包括聚焦模式信息，聚焦模式信息至少包括各组聚焦模式对应的序号、焦点三维坐标以及超声相控阵列激励正弦波信号的幅度和相位；根据控制命令信息中各组聚焦模式对应的焦点三维坐标，微控制器从存储器内取出对应的相关数据，至少包括各组聚焦模式对应的超声相控阵列激励正弦波信号的幅度和相位。

6.根据权利要求3所述的超声相控阵列聚焦模式高速切换系统，其特征在于，所述微控制器、存储器和相控信号发生器为各自独立的功能模块；或者，三者共同集成在现场可编程门阵列芯片上。

7.根据权利要求1所述的超声相控阵列聚焦模式高速切换系统，其特征在于，所述超声相控阵列为一维、二维或三维阵列；阵列内阵元形状不局限于圆形、方形或菱形；阵列内阵元尺寸相同，或不尽相同；阵列内相邻阵元间距相同，或不尽相同。

8.根据权利要求1所述的超声相控阵列聚焦模式高速切换系统，其特征在于，所述系统用以产生合成单组聚焦模式所需的64～512路正弦波激励信号，所述正弦波激励信号为连续波信号或脉冲波信号；产生单组聚焦模式合成的多路正弦波信号的耗时与超声相控阵列的阵元数目成正比，且耗时不超过10毫秒。

9.根据权利要求5所述的超声相控阵列聚焦模式高速切换系统，其特征在于，所述存储器至少存储三组不同聚焦模式信息的数据。