[发明专利]一种用于编码超声的单通道超声脉冲发射与回波放大系统

说明书

本发明提供一种可供用户自助定义发射波形的超声发射和高质量回波接收放大系统。本系统采用单电源供电模式，通过DC/DC变换将外部固定直流转换为各种幅度的电压，供系统内部进行超声脉冲激励以及驱动芯片工作，并且，系统内部的超声脉冲激励电压可以供用户自由调节，用以匹配不同长度的超声脉冲编码。本发明通过采用大功率MOS管，使系统能够根据用户自定义的超声编码激励信号，用户可以通过该接口控制该系统发射自定义波形，产生对应的连续编码高压超声脉冲，而不至于因超过一般超声系统的发射功率而发生烧毁。并且能够对超声编码激励脉冲回波信号进行低噪声前置放大、时间增益补偿控制，最终形成单端模拟信号供采集系统进行采集分析。

技术领域

本发明涉及超声检测技术领域，具体为一种用于编码超声的单通道超声脉冲发射与回波放大系统。

背景技术

目前市场上的超声系统多以产品成品为主，缺乏科研性质的专业仪器，而且这些仪器多针对于单脉冲激励发射的激励方式，在高压的功率设计上距离编码超声脉冲发射的功率要求有差距，编码超声脉冲发射系统由于采用大量的连续高压脉冲激励超声探头，较之普通单脉冲发射机器，在功率上可以达到前者的数十倍之多；而且，普通的超声设备在散热与元器件热功率参数的设计与选择上，也存在着一些不足；最后，应用于编码超声脉冲发射所需要的激励电压并非是固定的，需要根据超声脉冲编码的长度进行适应性的调整。所以，需要有针对性的设计来适应编码超声脉冲发射的需求。

应用于实验室的编码超声脉冲发射与回波放大系统，多是将成熟的商用机器修改而来，再配合外部的编码信号发生器，以及后端回波采集装置。这样的系统构架，占用的空间较大，而且该设计由于只是利用了商用机器的模拟前端部分，浪费了数字后端的大量资源，造成浪费。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种可供用户自助定义发射波形的超声发射和高质量回波接收放大系统。该系统提供给用户控制接口，使得用户可以通过该接口控制该系统发射自定义波形，并且可以接收超声回波，进行高质量的放大。本系统采用单电源供电模式，通过DC/DC变换将外部固定直流转换为各种幅度的电压，供系统内部进行超声脉冲激励以及驱动芯片工作，并且，系统内部的超声脉冲激励电压可以供用户自由调节，用以匹配不同长度的超声脉冲编码。本发明通过采用大功率MOS管，使系统能够根据用户自定义的超声编码激励信号，产生对应的连续编码高压超声脉冲，而不至于因超过一般超声系统的发射功率而发生烧毁。并且能够对超声编码激励脉冲回波信号进行低噪声前置放大、时间增益补偿控制，最终形成单端模拟信号供采集系统进行采集分析。

本发明的具体技术方案如下：

本发明提供一种用于编码超声的单通道超声脉冲发射与回波放大系统，所述系统包括：控制回波增益模块，可变增益放大器模块，滤波、低噪声放大模块，触发器模块，脉冲激励电路模块，收发开关模块和DC/DC电压变换电路模块；

所述触发器模块用于接收外部编码波形信号，并对所述波形信号进行整形与隔离，并将经整形与隔离后的波形信号传递到所述脉冲激励电路模块进行高压脉冲激励波形的产生，所述高压脉冲激励波形经所述收发开关模块传递到超声探头，激励探头振元产生超声脉冲；所述控制回波增益模块用于接收外部时间增益补偿信号，所述可变增益放大器模块根据所述外部时间增益补偿信号对放大后的超声回波信号进行时间增益补偿。

所述超声探头发射超声脉冲之后，开始接收超声回波，回波信号为超声机械波，经探头换能器转换为弱电信号，再经过所述收发开关模块的指引，进入所述滤波、低噪声放大模块进行处理，这是第一步的放大，随后，放大后的回波信号进入所述可变增益放大器模块进行时间增益补偿，形成第二步放大。最后形成单端信号输出，供外部采集设备进行数据采集。

用户通过所述外部信号发生器编辑各种编码波形，所述外部信号发生器将波形信号送入所述触发器模块并将时间增益补偿信号发送至所述控制回波增益模块。所述系统通过外部接口与所述外部信号发生器连接。