[發明專利]一種基于后向散射能量的超聲測溫裝置與方法

有效

• 申請號: 202011382290.2
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112345116B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 李瑋;孫海航;雷晟暄;王平;宋愛萍;趙宇航
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01K11/22
• 分類號: G01K11/22;G01K1/024;G01K1/022
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

1.一種基于后向散射能量的超聲測溫裝置，其特征在于，包括：

超聲波探頭，設置為超聲多陣元換能器，用于發射超聲波發射信號，同時接收超聲波反射信號；

信號處理器，與所述超聲波探頭連接；所述信號處理器用于接收來自所述超聲波探頭采集的所述超聲波反射信號，以及向所述超聲波探頭發送所述超聲波發射信號，超聲波選擇39MHz；中央處理器，與所述信號處理器連接；所述中央處理器用于對所述信號處理器輸入的信號進行影像輸出處理，計算出受檢人員的體溫；所述中央處理器提取的信號特征為射頻回傳信號的幅度，并計算出后向散射能量變化，確定相應的溫度變化；

所述信號處理器分為數據采集接口、信號放大器和信號預處理器；超聲信號的反向散射能量信號通過數據接口，再經過信號放大器放大，在所述信號預處理器中進行量化及初步濾波；

超聲信號進入所述信號處理器后，先進行基于像素差異指數的去噪方法；首先將像素塊分塊，計算不同區域像素塊的像素差異指數Pd，其計算公式如下：

其中,像素塊的大小為N×N，μ_i,j為N×N像素塊中的像素均值，f(i,j)為(i,j)像素點的像素值；通過對不同區域像素塊Pd值的大小進行分類；并通過窗口滑動進一步準確找到噪聲點與邊緣存在的位置，對其進行處理；

對處理后的回波信號s′用DB5小波函數進行5層小波分解；設C_j是信號s′經過小波分解后尺度j下的小波系數，則信號然后計算出信號s′分解后對應的小波能量：

其中,j∈(1,N)，C_j(k)為小波系數C_j的第k個元素，N為分解層數；

超聲信號計算出每個數據點的反向散射能量值，再計算出反向散射能量變化量；壓力傳感器，超聲波探頭上設置有壓力傳感器，與所述中央處理器連接，當所述壓力傳感器接收到壓力后通知所述中央處理器，所述中央處理器將所述超聲波發射信號發送至所述超聲波探頭；遠程設備，通過無線通信模塊與所述中央處理器連接，所述無線通信模塊用于將處理完成的診斷信息發送至所述遠程設備，并通過所述遠程設備來管理控制所述中央處理器；

所述超聲波探頭用于對身體部位進行逐行掃描，并將信號發給中央處理器,取該部位掃描的溫度圖的各像素的平均值作為該受檢人員的體溫；

將手臂覆蓋超聲測溫裝置的壓力傳感器部分，所述壓力傳感器通知所述中央處理器啟動，所述中央處理器通知所述超聲波探頭發射超聲波，并通過所述信號處理器將信號處理為所述中央處理器計算出每個像素的后向散射能量的變化量，進一步計算出每個像素的溫度。

2.如權利要求1所述的基于后向散射能量的超聲測溫裝置，其特征在于，還包括：

壓力傳感器，與所述中央處理器連接，當所述壓力傳感器接收到壓力后通知所述中央處理器，所述中央處理器將所述超聲波發射信號發送至所述超聲波探頭；

顯示屏，與所述中央處理器連接，所述中央處理器將影視信號輸出給所述顯示屏；

聲音提示單元，與所述中央處理器連接，對所述溫度測試的結果進行提示；

電源，用于所述超聲波探頭、所述信號處理器、所述中央處理器、所述顯示屏及所述無線通信模塊的供電。

3.如權利要求2所述的基于后向散射能量的超聲測溫裝置，其特征在于，所述中央處理器用于將所測部位的溫度圖和該部位的溫度上傳到所述顯示屏和所述無線通信模塊上。

4.如權利要求2所述的基于后向散射能量的超聲測溫裝置，其特征在于，所述無線通信模塊可選擇WiFi模塊、Zigbee模塊或LoRa模塊。

5.如權利要求1所述的基于后向散射能量的超聲測溫裝置，其特征在于，所述數據采集接口用于接收來自所述超聲波探頭采集的信號，以及向超聲波探頭發送信號；所述信號放大器用于將接收到的信號進行放大處理；所述信號預處理器用于對將射頻回傳信號的量化并對信號中的噪聲進行初步的濾波。

6.如權利要求1所述的基于后向散射能量的超聲測溫裝置，其特征在于，在該超聲測溫裝置設計之初設好相應的測量基線，即模擬組織在26攝氏度時，采集到的射頻回傳信號的幅度，并通過射頻回傳信號的幅度計算出反向散射能量BE。