[发明专利]一种基于可编程声延迟线的多合一数据采集方法

说明书

本发明公开一种超声信号延迟结构。本发明的另一个技术方案是提供了一种基于可编程声延迟线的多合一数据采集方法，其特征在于，N路超声探头检测到的信号至少输入(N‑1)个上述的超声信号延迟结构后形成N路具有不同延迟时间的延迟信号，使得N路延迟信号按一定的时间延迟相间分开，N路延迟信号合为1路信号输出后由一路DAQ进行采集，N≥4。本发明提出的可编程控制的声延迟线模块可实现多合一数据采集，可将多路PA信号经不同延时后合为一路组合信号输出并由1路DAQ采集通道采集，采集到的组合信号可在计算机中还原为多路信号用于光声图像重建，从而可以有效降低医学成像系统的成本。

技术领域

本发明涉及一种数据采集方法，属于信号采集、模拟信号延迟、声延迟线、可编程延迟、信号重建、光声成像等领域。

背景技术

模拟信号延迟线在许多场合中都非常有用，广泛使用在雷达、电子计算机、彩色电视系统、通信系统，以及测量仪器(如示波器)中，但是关于延迟电路的设计方法却很少被提及。要实现数字信号的时延非常简单，通常信号被输入移位寄存器的一端，在N个时钟周期后出现在另一端，其中N是寄存器的长度。但是模拟延迟更难实现，可实现的方法取决于所需延迟的长度，对于长时间的延迟，可能只有几秒钟的时间，唯一实用的方法是记录和复制。磁带循环就是一个例子，一些早期计算机使用的旋转磁鼓存储便是根据此原理。在电信号中，模拟延迟线是由级联的电子元件组成的网络，每个元件在其输入信号和输出信号之间产生时间差或相位差。其他类型的延迟线还包括声学(通常是超声波)、磁致伸缩和表面声波装置等。

产生延迟的一般方法是利用波的传播时间。以速度V传播的波在距离为S 处接收将产生S/V的时延。对于理想的波传播，传播速度V与频率无关。在相同介质中速度都是一样的。电磁波可以在长度为L的传输线的一端发射，并在另一端以S/V的延迟时间被接收。对于非色散传播传输线的波速是恒定的。而电信号的传播速度极快，由于传输线长度的限制，因此电信号的延迟线仅适用于以纳秒为单位测量的延迟，其上限可能不到一微秒。此外，超声波延迟线适用于某些需要较长时延及高稳定度的场合。由于超声波在液体中传播速度约1480m/s且衰减小，比电波在导体中传播速度慢的多，基于该原理，把电信号转变成机械振动让其通过传播介质可以得到较长的延迟时间。

在医学成像技术中都需要接受大量的模拟信号，比如超声成像、光声断层成像(PAT)，而且多数信号为瞬时脉冲，因此将消耗大量的DAQ(数字采集)采集口用于信号采集，这将导致整个系统的成本急剧升高。

以PAT系统为例，系统中由超声阵列探头检测多个角度的光声信号，每个通道的信号对应接到DAQ(数字采集卡)的采口，因此在同时捕获多路光声信号时就对应需要多通道的DAQ采集口。通常在PAT系统中激光的照射频率非常低(小于20Hz)，这导致了在PAT系统中占很大部分成本的DAQ更多处于空闲工作状态。

当PAT系统在采用传统一对一数据采集方案时，随着超声探头数量的增加，系统对DAQ采集通道数也急剧增加，因此系统的成本将急剧升高，如图1所示。而采用传统方式采集时由于激光的重复频率极低(如20Hz)，光声信号的持续时间也非常的短(如40微秒，假设声速1500米/秒，成像范围60毫米， t＝60mm/(1500m/s)＝40毫秒)，此时DAQ大部分时间工作在空闲状态，如图2所示，DAQ利用率仅为0.08％(40微秒/50毫秒)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：医学成像技术需要接受大量的模拟信号，因此将消耗大量的DAQ采集口用于信号采集，导致整个系统的成本急剧升高。