[發(fā)明專利]超聲相控陣列聚焦模式高速切換系統(tǒng)及聚焦模式合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310093642.6
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103191528A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳亞珠;吉翔;白景峰;沈國峰;喬杉;余瑛;吳昊
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: A61N7/00
• 分類號: A61N7/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

1.一種超聲相控陣列聚焦模式高速切換系統(tǒng)，其特征在于，包括：上位機(jī)、上/下位機(jī)通訊接口、微控制器、存儲器、幅相控制信號發(fā)生器和超聲相控陣列，所述微控制器通過所述上/下位機(jī)通訊接口與所述上位機(jī)連接，所述存儲器與所述微控制器連接，所述幅相控制信號發(fā)生器分別與所述微控制器、上位機(jī)和超聲相控陣列連接，所述微控制器通過上/下位機(jī)通訊接口與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，同時將相關(guān)數(shù)據(jù)存入存儲器，當(dāng)微控制器接收到上位機(jī)發(fā)送的控制命令，隨即取出存儲器內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)，并將所述相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至幅相控制信號發(fā)生器，幅相控制信號發(fā)生器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)產(chǎn)生合成聚焦模式或高速切換不同聚焦模式所需的多路正弦波信號，并發(fā)送至所述超聲相控陣列激勵超聲相控陣列內(nèi)對應(yīng)陣元。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲相控陣列聚焦模式高速切換系統(tǒng)，其特征在于，所述微控制器通過上/下位機(jī)通訊接口與所述上位機(jī)進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括接收部分和發(fā)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組聚焦模式對應(yīng)的序號、焦點(diǎn)三維坐標(biāo)以及超聲相控陣列激勵正弦波信號的幅度和相位；所述控制命令信息至少包括開啟或停止輸出激勵正弦波信號指令、各組聚焦模式對應(yīng)的焦點(diǎn)三維坐標(biāo)、激勵正弦波信號的輸出開啟時間和輸出停止時間；所述發(fā)送部分至少包括各組聚焦模式對應(yīng)激勵正弦波信號的反饋信息，該信息至少包括單組聚焦模式對應(yīng)激勵正弦波信號的輸出結(jié)束反饋信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲相控陣列聚焦模式高速切換系統(tǒng)，其特征在于，所述幅相控制信號發(fā)生器至少包括相控信號發(fā)生器、幅度控制及功率放大驅(qū)動電路、幅相控制信號輸出接口、超聲相控陣列內(nèi)對應(yīng)陣元的聲阻抗匹配電路和電功率反饋電路，所述相控信號發(fā)生器用以接收所述微控制器發(fā)出的激勵正弦波信號的相位信息、輸出開啟時間和輸出停止時間并進(jìn)行相應(yīng)的處理，且當(dāng)單組聚焦模式對應(yīng)激勵正弦波信號的總輸出時間結(jié)束后，相控信號發(fā)生器將輸出結(jié)束反饋信息發(fā)送至所述微控制器；所述幅度控制及功率放大驅(qū)動電路用以接收所述微控制器發(fā)出的激勵正弦波信號的幅度信息；所述電功率反饋電路與所述上位機(jī)連接，用以將超聲相控陣列內(nèi)對應(yīng)陣元正弦波信號的電功率反饋發(fā)送至上位機(jī)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲相控陣列聚焦模式高速切換系統(tǒng)，其特征在于，所述相控信號發(fā)生器進(jìn)一步包括周期信號產(chǎn)生電路、相移電路、鎖相環(huán)電路和計(jì)時電路，所述周期信號產(chǎn)生電路、相移電路和鎖相環(huán)電路依次連接，所述周期信號產(chǎn)生電路與所述微控制器連接，所述鎖相環(huán)電路與所述幅度控制及功率放大驅(qū)動電路連接，所述計(jì)時電路分別與所述微控制器和周期信號產(chǎn)生電路連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲相控陣列聚焦模式高速切換系統(tǒng)，其特征在于，所述微控制器存入存儲器的相關(guān)數(shù)據(jù)至少包括聚焦模式信息，聚焦模式信息至少包括各組聚焦模式對應(yīng)的序號、焦點(diǎn)三維坐標(biāo)以及超聲相控陣列激勵正弦波信號的幅度和相位；根據(jù)控制命令信息中各組聚焦模式對應(yīng)的焦點(diǎn)三維坐標(biāo)，微控制器從存儲器內(nèi)取出對應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，至少包括各組聚焦模式對應(yīng)的超聲相控陣列激勵正弦波信號的幅度和相位。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲相控陣列聚焦模式高速切換系統(tǒng)，其特征在于，所述微控制器、存儲器和相控信號發(fā)生器為各自獨(dú)立的功能模塊；或者，三者共同集成在現(xiàn)場可編程門陣列芯片上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲相控陣列聚焦模式高速切換系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲相控陣列為一維、二維或三維陣列；陣列內(nèi)陣元形狀不局限于圓形、方形或菱形；陣列內(nèi)陣元尺寸相同，或不盡相同；陣列內(nèi)相鄰陣元間距相同，或不盡相同。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲相控陣列聚焦模式高速切換系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)用以產(chǎn)生合成單組聚焦模式所需的64～512路正弦波激勵信號，所述正弦波激勵信號為連續(xù)波信號或脈沖波信號；產(chǎn)生單組聚焦模式合成的多路正弦波信號的耗時與超聲相控陣列的陣元數(shù)目成正比，且耗時不超過10毫秒。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲相控陣列聚焦模式高速切換系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲器至少存儲三組不同聚焦模式信息的數(shù)據(jù)。