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超声成像系统及主要子功能电子元件设计需要考虑什么问题

2075773 2020-12-01 | pdf | 0.25 MB | 次下载 | 2积分

资料介绍

　　概述通过发射超声能量进入人体，接收并处理返回的反射信号，相控阵超声系统可以生成体内器官和结构的图像，映射血液流动和组织运动，同时提供高准确度的血流速度信息。传统设计中，构建这样的成像系统需要大量的高性能相控阵发射器和接收器，使得车载设备体积庞大且价格昂贵。近年来，随着集成工艺的进步，设计人员能够获得小尺寸、低成本而且高度便携的成像系统方案，并可达到接近大型成像设备的性能指标。而新的设计挑战依然存在，即在进一步提高方案集成度的同时提高系统性能和诊断能力。传感器成像系统的关键器件是超声传感器。典型的超声成像系统需要使用各种传感器支持特定的诊断要求。每个传感器由一组压电传感器单元阵列构成，它们集中能量并发射到人体内部，然后接收相应的反射信号。每个单元通过纤细的同轴电缆连接到超声系统。通常，传感器由 32 至 512 个单元构成，工作频率为 1MHz 至 15MHz。多数超声系统提供两个至四个传感器转换接口，临床医生可根据不同的检测类型方便地更换传感器。高压复用开关典型的相控阵超声系统配备了 32 至 256 个发射器和接收器。多数情况下，系统配备的发射器和接收器的数量少于传感器单元的数量。这些情况下，需要在传感器或系统中安装高压开关，用于信号复用，开关连接在特定的传感器单元和发送器 / 接收器（Tx/Rx）对之间。由此，系统能够在所提供的传感器阵列中动态改变有效的传感器孔径。成像系统对高压开关的要求主要包括几个方面：必须能够承受电压摆幅高达 200VP-P 且峰值电流高达 2A 的发射脉冲；开关必须能够迅速切换，以快速调整有效孔径、满足图像帧率的要求；最后，这些开关还必须具有极小的电荷注入，从而避免杂散传输以及相关的虚假图像。