[发明专利]一种多普勒生理波形模体模拟运动精准控制方法

说明书

本发明公开了一种多普勒生理波形模体模拟运动精准控制方法，弦线的运动依赖电机的转动，利用步进电机，和光电编码器组合成闭环控制系统，步进电机作为控制量，光电编码器作为反馈量；在对步进电机进行控制时，主要通过电机驱动器完成精准控制，当进行模拟的生理波形的血流流速为恒定值时，在恒速控制下，对电机驱动器输出一个恒定频率的方波信号即可；当模拟的生理波形的血流流速为非恒定值时，对弦线运动路程和时间进行微分化处理，根据血流流速曲线数据或函数解析式可以计算出第m个脉冲所对应的弦线移动的总距离，计算量虽大，但是计算精度要求高，只需计算一次即可；在波形启动同期启动计时器，并实时的与计时器中的值进行比较，当两个值相同时发出步进电机步进脉冲。

技术领域

本发明涉及声学模体控制技术领域，尤其涉及一种多普勒生理波形模体模拟运动精准控制方法。

背景技术

超声医学诊断因为其安全、无痛苦、无损害、方法简便、适应面广、直观、灵活以及价廉等优点，已经成为当代医学图像诊断中的首选技术。为保证医用超声设备的使用安全，保障患者的健康，《计量法》将医用超声源列入强制检定目录。2013年国家发布实施了JJF1438-2013《彩色多普勒超声诊断仪--血流测量部分校准规范》校准规范，为彩超血流测量部分的校准提供了依据。

目前，现有的校准模体多采用悬浮颗粒流体来模拟血流，其采用的流量计来控制精度，流量计本身精度偏低，且性能会随时间变化而更加影响其精准度。还有采用弦线装置进行的模拟，控制弦线按照给定的速度曲线运动来模拟血液的流动，弦线的运动依赖电机的运转，主要是对电机转动速度的控制。血流流速的变化比较快，而且范围也大，这就要求对电机的控制需要达到较高的精度，目前，很难满足控制要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种多普勒生理波形模体模拟运动精准控制方法，解决现有技术控制精度不够，难以控制的问题，能够根据波形模拟设定值，精准模拟血流流速。

本发明采用的技术方案为：

一种多普勒生理波形模体模拟运动精准控制方法，包括以下步骤：

所述的多普勒生理波形模体包括步进电机、电机驱动器、光电编码器、转动滑轮和弦线，电机驱动器连接步进电机的受控端，用于控制步进电机的精准运转；设步进电机作为控制量，光电编码器作为反馈量，步进电机和光电编码器组合成闭环控制系统；步进电机的输出轴上套设转动滑轮，转动滑轮与步进电机同步运转，弦线缠绕在转动滑轮上，弦线与转动滑轮同步运转；

A：设步进电机的每次可转动最小弧度为θ，当电机驱动器接收到一个脉冲信号时，将驱动步进电机转动θ；设电机驱动器接收到的第n个脉冲信号的脉冲时间周期为T_n，n＝1,2,3,…，T_n为非恒定值；设转轮的直径为R，则电机驱动器在接收到一个脉冲信号时，步进电机转动θ所引起弦线位移为一常数S_CONST＝θR；

所以，此时弦线的瞬时速度为：

其中，v_n为弦线的瞬时速度；S_CONST为步进电机转动θ角时，弦线位移常数；T_n为电机驱动器接收到的第n个脉冲信号的脉冲时间周期；

B：生理波形的血流流速为恒定值的模拟

B1：当进行模拟的生理波形的血流流速为恒定值时，即v_n＝v_CONST，为一个恒定的流速值，此时由公式(1)得T_n也为恒定值：

所以在恒速控制下，对电机驱动器输入一个恒定频率的方波信号即可，信号频率为：