超声回波的接收和预处理

1、 一、概述一、概述 接收系统的主要作用接收系统的主要作用 （1 1）换能器接收灵敏度范围的控制）换能器接收灵敏度范围的控制 接收阵元接收阵元( (位置位置) )转接转接( (线阵中线阵中) )；接收方向控制；接收方向控制 （相控阵中（相控阵中) )；接收孔径变换；接收聚焦。；接收孔径变换；接收聚焦。 （2 2）回波信号预处理）回波信号预处理 前置放大，前置放大，TGCTGC放大，动态滤波，对数放大，检波，放大，动态滤波，对数放大，检波， 边缘增强等。边缘增强等。 接收系统的位置及特点接收系统的位置及特点 信号通道的前段信号通道的前段接收系统接收系统模拟处理。模拟处理。 信号通道中后段信号通道中

2、后段数字扫描变换器数字扫描变换器数字处理。数字处理。信号通道：信号经过的从换能器至显示器的所有电路。信号通道：信号经过的从换能器至显示器的所有电路。 接收系统典型结构框图（接收系统典型结构框图（EUB-240EUB-240型线扫式型线扫式B B超）超）（双线箭头（双线箭头多路信号；单线箭头多路信号；单线箭头单路信号）单路信号）二、各部分的简要工作原理二、各部分的简要工作原理 探头探头作用：声电换能。发射接收两用。作用：声电换能。发射接收两用。结构：结构：8080阵元线阵，阵元线阵，二极管开关二极管开关, , 以减少连线和前置放大器。以减少连线和前置放大器。 前置放大器前置放大器作用：放大微弱的

3、接收信号，以利传输，提高信噪比。作用：放大微弱的接收信号，以利传输，提高信噪比。要求：外部干扰小，内部噪声低，灵敏度高，频带宽。要求：外部干扰小，内部噪声低，灵敏度高，频带宽。数量：前置放大器有数量：前置放大器有1616路。路。 接收多路转换开关接收多路转换开关作用：选择作用：选择1616路前置放大器输出中的路前置放大器输出中的1111路路扫查。扫查。并合成为并合成为6 6个信号个信号F0-F5F0-F5。控制：控制：RQA/RQA/RQE/RQE/码。码。 可变孔径电路可变孔径电路作用：实现可变孔径接收。作用：实现可变孔径接收。具体：近距离具体：近距离( (近场近场) )回波，用小孔径接收，

4、波束窄。回波，用小孔径接收，波束窄。 远距离远距离( (远场远场) )回波，用大孔径接收，以利聚焦。回波，用大孔径接收，以利聚焦。方法：随时间逐次开通孔径边缘信号方法：随时间逐次开通孔径边缘信号F2F2、F1F1、F0F0。控制：控制：AP0/AP0/AP2/AP2/信号信号。 相位调整（接收聚焦电路）相位调整（接收聚焦电路）作用：接收灵敏范围的聚焦作用：接收灵敏范围的聚焦。方法：对方法：对F0F0F5F5各信号按二次曲线变化延迟，再相加。各信号按二次曲线变化延迟，再相加。控制：控制：FCN0FCN0FCN2FCN2码，控制延迟变化的二次曲线曲率，码，控制延迟变化的二次曲线曲率， 也即控制聚焦

5、焦距。也即控制聚焦焦距。 增益控制和动态滤波增益控制和动态滤波 （1 1）TGCTGC电路电路时间增益控制技术时间增益控制技术 作用：补偿回波因深度增加而造成的衰减：作用：补偿回波因深度增加而造成的衰减：I=II=I0 0e e-2-2x x 方法：由方法：由TGCTGC控制电压，控制压控放大器的增益，随接控制电压，控制压控放大器的增益，随接 收深度而上升。收深度而上升。 结果：使近区增益适当小，远区增益逐渐增大。结果：使近区增益适当小，远区增益逐渐增大。 （2 2）DFDF动态滤波技术动态滤波技术 作用：滤除近场过强的低频，和深部的高频杂波干扰。作用：滤除近场过强的低频，和深部的高频杂波干扰

6、。 方法：由方法：由DFDF控制电压，控制压控带通滤波器的通带中控制电压，控制压控带通滤波器的通带中 心频率，随接收深度而下降。心频率，随接收深度而下降。 结果：近场滤除低频，提高分辨力；结果：近场滤除低频，提高分辨力； 远场滤除高频，提高信噪比。远场滤除高频，提高信噪比。 对数放大器对数放大器作用：压缩信号的动态范围，适配显像管的动态范围，作用：压缩信号的动态范围，适配显像管的动态范围， 防止有用信息的丢失。防止有用信息的丢失。动态范围：信号动态范围：信号100dB100dB，显像管，显像管约约30dB30dB，特点：信号越大，增益越小。特点：信号越大，增益越小。 检波器检波器作用：检出调制

7、信号。射频信号作用：检出调制信号。射频信号视频信号视频信号回波调制：超声振荡受矩形脉冲幅度调制。回波调制：超声振荡受矩形脉冲幅度调制。 勾边电路（边缘增强电路）勾边电路（边缘增强电路）作用：增强视频信号的边缘，突出图像的轮廓，使之作用：增强视频信号的边缘，突出图像的轮廓，使之 便于识别和测量。便于识别和测量。控制：控制：ENHENH信号，控制增强效果。信号，控制增强效果。四、接收相位调整电路（接收聚焦电路）四、接收相位调整电路（接收聚焦电路） 作用作用对各阵元接收的回波信号进行延迟调整（二次曲线对各阵元接收的回波信号进行延迟调整（二次曲线变化），使焦点处回波达到同相位叠加。变化），使焦点处回波

8、达到同相位叠加。 其实质是换能器空间灵敏范围的聚焦。其实质是换能器空间灵敏范围的聚焦。 分段聚焦的类型分段聚焦的类型 非实时分段动态聚焦：非实时分段动态聚焦： 多次发射，多次接收。发射与接收同焦距，每次固定。多次发射，多次接收。发射与接收同焦距，每次固定。 实时分段动态聚焦：实时分段动态聚焦：一次发射，一次接收。发射固定焦距，接收动态焦距。一次发射，一次接收。发射固定焦距，接收动态焦距。 实时分段动态聚焦原理实时分段动态聚焦原理（1 1）简述：以超声探查速度，同步分段地移动焦点。）简述：以超声探查速度，同步分段地移动焦点。（2 2）例）例接收实时接收实时4 4段动态聚焦：段动态聚焦： 若对应距

9、离若对应距离z1,z2,z3z1,z2,z3，回波所需时间为，回波所需时间为t1,t2,t3t1,t2,t3。则：。则： 回波接收过程：回波接收过程： 0 0t1t1时间：时间： 接收接收0 0z1z1内回波，用内回波，用4 48 8阵元，焦点阵元，焦点N N，波束如，波束如()()。 t1 t1t2t2时间：时间： 接收接收z1z1z2z2内回波内回波, ,用用3 39 9阵元，焦点阵元，焦点M M，波束如，波束如()()。 t2 t2t3t3时间：时间： 接收接收z2z2z3z3内回波内回波, ,用用2 21010阵元，焦点阵元，焦点F1F1，波束如，波束如()()。 t3 t3以后时间：

10、以后时间： 接收接收z3z3以外回波，用以外回波，用1 11111阵元，焦点阵元，焦点F2F2，波束如，波束如()()。可见：有效接收范围如图中粗线所围区域，有四个焦点。可见：有效接收范围如图中粗线所围区域，有四个焦点。 接收聚焦电路接收聚焦电路 （EUB-240EUB-240型型B B超所用）超所用）（1 1）电路组成）电路组成 DLDL1 1DLDL5 5：模拟延时线。：模拟延时线。 ICIC3939ICIC4343：多路转接开关。：多路转接开关。（2 2）信号）信号 输入：接收回波信号输入：接收回波信号F F0 0F F5 5。 输出：合成信号。输出：合成信号。 控制：聚焦码控制：聚焦码FCNFCN0-20-2/ /。（3 3）功能）功能 对各阵元接收回波信号经对各阵元接收回波信号经 二次曲线变化延迟，相加合二次曲线变化延迟，相加合 成为一个信号。成为一个信号。 聚焦码控制二次曲线曲率，聚焦码控制二