超声波束的聚焦

1、 阵元：组成线阵的电气切换的基本单元，几十至几百个。阵元：组成线阵的电气切换的基本单元，几十至几百个。 相邻阵元中心距相邻阵元中心距mmmm 阵元越多阵元越多扫查线数越多扫查线数越多图像越好。图像越好。振元：独立振动的小晶体。几个振元电气连成一个阵元，振元：独立振动的小晶体。几个振元电气连成一个阵元， 以减小旁瓣。以减小旁瓣。多阵元组合工作：发射和接收时，用相邻的一组阵元同多阵元组合工作：发射和接收时，用相邻的一组阵元同 时工作，工作孔径相对较大。时工作，工作孔径相对较大。多阵元组合工作的意义多阵元组合工作的意义1. 1. 减小波束扩散角，提高远场分辨力。减小波束扩散角，提高远场分辨力。 对于

2、圆形换能器，其半扩散角对于圆形换能器，其半扩散角 0 0sinsin-1-1(0.61/a)(0.61/a)sinsin-1-1(1.22/D)(1.22/D) D D0 0 对于矩形振元，有相似的结论。对于矩形振元，有相似的结论。2. 2. 延长近场区长度。而近场声束不扩散，故分辨力好。延长近场区长度。而近场声束不扩散，故分辨力好。 对于圆形换能器，近场距离对于圆形换能器，近场距离 r r0 02 2/D D2 2/4/4 D rD r0 0 对于矩形振元，有相似的结论。对于矩形振元，有相似的结论。 当然，当然，DD使近场变粗，这可用可变孔径技术来克服。使近场变粗，这可用可变孔径技术来克服。

3、3 3提高发射功率和接收灵敏度。提高发射功率和接收灵敏度。4 4便于实现电子聚焦（动态聚焦），改善分辨力。便于实现电子聚焦（动态聚焦），改善分辨力。5 5可增加扫查线，改善像质。可增加扫查线，改善像质。 对阵元不同顺序的分组，可形成不同的扫查方式。对阵元不同顺序的分组，可形成不同的扫查方式。一、组合顺序扫描一、组合顺序扫描 若若4 4个阵元组合工作，次序为：个阵元组合工作，次序为： 1 14 4，2 25 5，3 36 6，4 47 7，性能指标性能指标 扫查线总数：扫查线总数： Nn-m+1 N 扫查线总数扫查线总数 n 阵元总数阵元总数 m每组工作的阵元数每组工作的阵元数 扫线间距扫线间距

4、： dd d d扫线间距扫线间距 d d相邻阵元中心距相邻阵元中心距二、组合间隔扫描二、组合间隔扫描1. d/21. d/2间隔扫描间隔扫描可得：可得：N N2(n-m+12(n-m+1），）， ddd/2d/2扫线总数是组合顺序扫描的扫线总数是组合顺序扫描的2 2倍，像质提高。倍，像质提高。2. d/42. d/4间隔扫描间隔扫描 可得：可得：N N4(n-m+14(n-m+1），）， ddd/4d/4扫线总数是组合顺序扫描的扫线总数是组合顺序扫描的4 4倍，像质进一步提高。倍，像质进一步提高。每次收发振元分组不一定相同，收发控制电路相对复杂。每次收发振元分组不一定相同，收发控制电路相对复杂

5、。三、微角扫描三、微角扫描如同电视机的隔行扫描，将一帧图像分为奇、偶两场。如同电视机的隔行扫描，将一帧图像分为奇、偶两场。 特点特点 扫线比普通扫描增加一倍。扫线比普通扫描增加一倍。 图像有微小位置误差。图像有微小位置误差。超声探查，扫查声线不平行，超声探查，扫查声线不平行，图像显示，扫描光栅平行。图像显示，扫描光栅平行。 图像存在一定的畸变。图像存在一定的畸变。 但因是但因是“微角微角”，这种误差很小。，这种误差很小。 波束控制方法波束控制方法 切换并采用相控技术切换并采用相控技术工作时：工作时： 奇数场声线偏向奇数场声线偏向， 偶数场声线偏向偶数场声线偏向。同时：同时： 施加电子聚焦延时。

6、施加电子聚焦延时。波束：波束：线扫微偏聚焦线扫微偏聚焦 超声聚焦超声聚焦：使超声束在一定深度内会聚，改善分辨力：使超声束在一定深度内会聚，改善分辨力和灵敏度。和灵敏度。分类分类： 声学聚焦，声学聚焦，电子聚焦。电子聚焦。一、声学聚焦（几何聚焦，机械聚焦）一、声学聚焦（几何聚焦，机械聚焦）1. 1. 声透镜聚焦声透镜聚焦 利用声传播的折射原理进行聚焦。利用声传播的折射原理进行聚焦。 C C1 1透镜介质声速，透镜介质声速， C C2 2被测介质声速，则：被测介质声速，则： 当当C C1 1CC2 2时，凹形声透镜有会聚作用；时，凹形声透镜有会聚作用； 当当C C1 1CC2 2时，凸形声透镜有会

7、聚作用。时，凸形声透镜有会聚作用。 焦距焦距F F与曲率半径与曲率半径R R成正比，成正比，与与C C1 1/C/C2 2成反比。成反比。2211sinsincc 厚度：声透镜中心部位厚度取厚度：声透镜中心部位厚度取/2/2可有最大透射率；可有最大透射率；匹配：为防止反射，一般需采用匹配层。匹配：为防止反射，一般需采用匹配层。材料：通常为环氧树脂、丙稀树脂与其它成分复合。材料：通常为环氧树脂、丙稀树脂与其它成分复合。2. 2. 声反射镜聚焦声反射镜聚焦 用凹面的声反射镜，当镜面曲率和声源离镜面距离用凹面的声反射镜，当镜面曲率和声源离镜面距离适当时，即具有聚焦作用。适当时，即具有聚焦作用。 利用

8、了声传播的反射定律。利用了声传播的反射定律。3. 3. 凹面振子聚焦凹面振子聚焦 振子做成凹面，焦距振子做成凹面，焦距F F等于其曲率半径等于其曲率半径R R。 效果好，但工艺复杂。效果好，但工艺复杂。二、电子聚焦二、电子聚焦 （1 1）原理）原理用一组相邻阵元组合工作。用一组相邻阵元组合工作。 发射时发射时 各阵元的各阵元的激励信号激励信号相位按相位按二次曲线二次曲线变化，使变化，使发射发射超声超声经经空间叠加空间叠加后后，合成超声波束合成超声波束产生会聚。产生会聚。 接收时接收时 各阵元的各阵元的接收信号接收信号相位按同样形式变化，使相位按同样形式变化，使接收接收信号信号经经电路叠加电路叠

9、加后，后，接收灵敏区域接收灵敏区域产生会聚。产生会聚。 改变相位二次曲线变化曲率，可改变会聚焦距。改变相位二次曲线变化曲率，可改变会聚焦距。 二次曲线二次曲线常为圆弧线常为圆弧线（2 2）电子聚焦原理图解）电子聚焦原理图解 无偏向无聚无偏向无聚焦发射焦发射 各阵元各阵元发射信号无发射信号无相位差。相位差。叠加声波最叠加声波最强区域强区域同相位波面同相位波面密集区域，密集区域，不偏向，不不偏向，不会聚。会聚。 无偏向有聚无偏向有聚焦发射焦发射 各阵元各阵元的激励信号的激励信号相位按二次相位按二次曲线变化，曲线变化，叠加超声最叠加超声最强区域强区域同相位波面同相位波面密集区域，密集区域，在焦距内逐

10、在焦距内逐渐会聚，在渐会聚，在焦距外逐渐焦距外逐渐扩散。不偏扩散。不偏向。向。 无偏向有聚无偏向有聚焦接收焦接收 各阵元各阵元的接收信号的接收信号经延迟线，经延迟线，相位按二次相位按二次曲线变化，曲线变化，使焦点处回使焦点处回波达到同相波达到同相位，叠加电位，叠加电路对之有最路对之有最大输出。接大输出。接收灵敏区域收灵敏区域产生会聚。产生会聚。不偏向。不偏向。（3 3）发射聚焦和接收聚焦的异同及连接）发射聚焦和接收聚焦的异同及连接 相同相同 信号相位二次曲信号相位二次曲线变化延迟线变化延迟 不同不同发射聚焦：发射聚焦： 超声空间叠加，超声空间叠加， 合成超声聚焦。合成超声聚焦。接收聚焦：接收聚

11、焦： 信号电路叠加，信号电路叠加， 灵敏范围聚焦。灵敏范围聚焦。（4 4）聚焦延迟线计算公式）聚焦延迟线计算公式 i i号阵元距焦点的声程号阵元距焦点的声程( (距离距离)S)Si i： 其中：其中：i=1,2,i=1,2, ,阵元序号阵元序号 阵元数阵元数 L Li ii i号阵元距线阵组中心距号阵元距线阵组中心距 F F焦距焦距 d d相邻阵元中心距相邻阵元中心距ii号阵元所接延迟线的延时量号阵元所接延迟线的延时量i i： 其中：其中：c c1540m/s 1540m/s 声速声速,22iiLFSdimLi21cLFLFcSSiii2221211 2 3 4 5 6 7 8 9 FL1S1

12、焦点焦点dLiSi（5 5）数值例）数值例 设：设：F F35mm35mm，d d0.5mm0.5mm，m m8 8，则可求得：，则可求得：S S1 1S S8 835.043723mm 35.043723mm 1 18 80ns0nsS S2 2S S7 735.022314mm 35.022314mm 2 27 713.9ns13.9nsS S3 3S S6 635.008034mm 35.008034mm 3 36 623.17ns23.17nsS S4 4S S5 535.000893mm 35.000893mm 4 45 527.81ns27.81ns三、延迟线三、延迟线（1 1）作

13、用：将信号延迟）作用：将信号延迟( (输出相对于输入有一定延时输出相对于输入有一定延时) )。（2 2）分类：）分类： 模拟延迟线：模拟信号，模拟延迟线：模拟信号，L+CL+C构成，廉构成，廉, ,中低档。中低档。 数字延迟线：数字信号，数字延迟线：数字信号，A/D+RAMA/D+RAM，贵，高档。，贵，高档。1.1.模拟延迟线模拟延迟线 以分布参数长线理论设计的集中参数延迟线。以分布参数长线理论设计的集中参数延迟线。 假定电阻小到可以忽略，等效电路如下。假定电阻小到可以忽略，等效电路如下。有关参数关系：有关参数关系：C C中电压产生电场，中电压产生电场，L L中电流产生磁场。信号的传播过中电

14、流产生磁场。信号的传播过程，实质上是电磁波在线路中的传播。有：程，实质上是电磁波在线路中的传播。有：其中：其中：V Vc c传播速度，传播速度，延迟线特性阻抗延迟线特性阻抗当当=R=RH H与负载匹配时，有：与负载匹配时，有： t td dL/VL/Vc c其中：其中：t td d延迟时间，延迟时间，LL延迟线长度，延迟线长度，R RH H负载阻抗负载阻抗2.2.可变延迟电路可变延迟电路（1 1）作用：）作用： 延迟量的数控分级可变。延迟量的数控分级可变。111CLVc11CL（2 2）实际电路）实际电路图中延迟线有图中延迟线有7 7个抽头，分别对输入信号有不同的延时，个抽头，分别对输入信号有

15、不同的延时，每两个相邻抽头间的延时量为每两个相邻抽头间的延时量为10ns10ns。用多路转换开关选通输出。用多路转换开关选通输出。 A A、B B、C C输入选通控制码。输入选通控制码。选通控制码与延时量的关系如右表。选通控制码与延时量的关系如右表。补充：多路转换开关简介补充：多路转换开关简介 型号：型号： 74HC4051、74HCT4051、 CD4051、MC14051等等 功能同，电压、速度不同。功能同，电压、速度不同。 功能：功能： 8选选1，双向模拟多路开关。，双向模拟多路开关。 引脚功能：引脚功能： I/O0-7： 输入输入/ /输出输出 O/I ： 公共输出公共输出/ /输入输

16、入 A, B, C：选通控制码：选通控制码 E/： 使能控制使能控制 Vdd, Vss：电源，接地：电源，接地 Vee： 信号零点信号零点I/O0I/O1I/O2I/O3I/O4I/O5I/O6I/O7VddVssVeeO/IE/ABC16 13 8 14 7 15 3 12 6 111 510 2 9 4控制输入控制输入导通导通开关开关E/CBA00000000110010200113010040101501106011171四、动态电子聚焦四、动态电子聚焦 在扫查过程中动态地改变焦点，使整个探测深度内在扫查过程中动态地改变焦点，使整个探测深度内波束都有良好的会聚。波束都有良好的会聚。 1.

17、1.等声速动态电子聚焦等声速动态电子聚焦（1 1）定义）定义以超声在人体中的平均探测速度，移动波束焦点。以超声在人体中的平均探测速度，移动波束焦点。（实际上，只能在接收系统中实现）。（实际上，只能在接收系统中实现）。（2 2）探测速度）探测速度V VD D 因接收时，超声波在人体内往返一次，故：因接收时，超声波在人体内往返一次，故： V VD Dc/2c/2770m/s770m/s0.77m/ms0.77m/ms0.77mm/us0.77mm/us 即应以即应以V VD D改变延迟线的延时分布曲率，即焦距。改变延迟线的延时分布曲率，即焦距。 需要用专用计算机进行，速度快，且精度要求高。需要用专

18、用计算机进行，速度快，且精度要求高。在高档机中使用。实际很少采用。在高档机中使用。实际很少采用。2.2.分段动态电子聚焦（非实时）分段动态电子聚焦（非实时） （1 1）基本原理）基本原理将探测的深度划分成将探测的深度划分成n n段。段。( (通常：通常：n n2 24)4)。 发射发射按近、中、远场顺序，按近、中、远场顺序，n n个焦个焦点，发射点，发射n n次。次。 接收接收每次发射后接收。但只将本次每次发射后接收。但只将本次发射焦点附近相应的回波数据写发射焦点附近相应的回波数据写入存储器。入存储器。 经经n n次发射、接收后的数据组合，次发射、接收后的数据组合，获得一行所有信息。获得一行所

19、有信息。（2）等效的波束）等效的波束 整个探测深度内都有较高的分辨力。整个探测深度内都有较高的分辨力。 （3 3）优缺点）优缺点 优点优点 焦点不多，延迟线分级数少焦点不多，延迟线分级数少, ,延迟线转换速度低延迟线转换速度低, ,电路易实现。电路易实现。 缺点缺点 一行信息经多次发射、接收，时间长，使帧频低，图像闪烁。一行信息经多次发射、接收，时间长，使帧频低，图像闪烁。 需对存贮器以需对存贮器以“慢入快出慢入快出”方式写读，以稳定显示。方式写读，以稳定显示。 虽然多振元组合发射实现了动态电子聚焦，但多振虽然多振元组合发射实现了动态电子聚焦，但多振元组合发射、接收，又使换能器的有效孔径增大，

20、尽管元组合发射、接收，又使换能器的有效孔径增大，尽管这一结果使近场区增长，远场也得到一定程度的改善，这一结果使近场区增长，远场也得到一定程度的改善，然而孔径增大意味着近场区的分辨力降低。改进的方法然而孔径增大意味着近场区的分辨力降低。改进的方法是：采用动态电子聚焦和可变孔径相结合的方式工作。是：采用动态电子聚焦和可变孔径相结合的方式工作。可变孔径是在发射、接收过程中实现的，对于近场，为可变孔径是在发射、接收过程中实现的，对于近场，为缩小孔径（提高分辨力），发射、接收用较少的振元；缩小孔径（提高分辨力），发射、接收用较少的振元；对于远场，为扩大孔径，发射、接收用较多振元工作。对于远场，为扩大孔径

21、，发射、接收用较多振元工作。这样保证了近场和远场都有较高的分辨力。这样保证了近场和远场都有较高的分辨力。五、发射聚焦电路五、发射聚焦电路 1.SSD1.SSD256256型型B B超仪发射聚焦电路超仪发射聚焦电路 SSDSSD256256型型B B超仪的收发电路共有超仪的收发电路共有1616路，此为其中一路。路，此为其中一路。 组成：延迟线、多路开关、锁存器、驱动器等。组成：延迟线、多路开关、锁存器、驱动器等。 延迟线分级延迟线分级DLDL101101：10ns10ns，DLDL102102：80ns80ns。 控制控制聚焦码聚焦码A A0 0A A5 5 功能功能 多路开关选多路开关选 通延

22、迟线抽头，通延迟线抽头， 得到不同延时。得到不同延时。 控制接通关系控制接通关系例：某一控制码为例：某一控制码为010 011010 011，高三位高三位010010控制控制ICIC6 6，使延迟线，使延迟线DLDL102102的的3 3抽头输出，抽头输出，低三位低三位011011控制控制ICIC3 3，使延迟线，使延迟线DLDL101101的的4 4抽头输出。抽头输出。总的延迟时间为：总的延迟时间为： 80802 210103 3190ns190ns改变控制码改变控制码A A0 0A A5 5，就能改变总的延迟时间。，就能改变总的延迟时间。2.EUB2.EUB240240型型B B超仪超仪

23、发射聚焦电路发射聚焦电路（1 1）硬件组成）硬件组成延迟线：延迟线：DL1DL1DL5 DL5 多路选择器：多路选择器：IC3IC3IC7IC7驱动器：驱动器：IC1,IC2,IC8IC1,IC2,IC8（2 2）信号）信号输入：输入：DPDP脉冲脉冲输出：输出：F0/F0/F5/F5/脉冲脉冲控制码：控制码：FCN0/FCN0/FCN2/FCN2/（3 3）电路功能）电路功能F0/F0/F5/F5/按二次曲线变按二次曲线变 化延迟。化延迟。控制码不同，二次曲线控制码不同，二次曲线曲率不同，焦距不同。曲率不同，焦距不同。（4）控制码）控制码FCN0-2/与脉冲与脉冲F0-5/延时延时的的关系关

24、系当使用不同频率的探头时，动态聚焦的焦点位置不同，当使用不同频率的探头时，动态聚焦的焦点位置不同，因此所需的延迟时间变化率也不同。共有因此所需的延迟时间变化率也不同。共有8 8种焦点。种焦点。（5）脉冲）脉冲F0-5/与阵元的触发关系与阵元的触发关系 0 01 0 01 0 02 0 02 0 03 0 03 0 04 0 04 0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 91 01 01 11 11 21 2阵 元阵 元延 时 量延 时 量近场 N近场 N中场 M中场 M远场 F 1远场 F 1远场 F 2远场 F 2二次曲线曲率变化二次曲线曲率变化可见：可见： 每路脉冲激励二

25、个阵元，以每路脉冲激励二个阵元，以F F5 5/ /为中心。为中心。 焦点越远，被激励的阵元越多，即可变孔径。焦点越远，被激励的阵元越多，即可变孔径。 每次发射，各阵元激励信号相位均按二次曲线变化，每次发射，各阵元激励信号相位均按二次曲线变化，但曲线曲率不同，使焦距不同。但曲线曲率不同，使焦距不同。 可得如下聚焦效果：可得如下聚焦效果：作用：对聚焦电路输出的经不同延迟的发射触发脉冲作用：对聚焦电路输出的经不同延迟的发射触发脉冲 （例如（例如F0/F0/F5/F5/）的转接、分配，以实现扫查。）的转接、分配，以实现扫查。一、一、SSDSSD256256发射多路转换开关发射多路转换开关( (简介）

26、简介） 线阵：共线阵：共8080个阵元。对应个阵元。对应8080个发射脉冲产生器。个发射脉冲产生器。 组合：每组合：每5 5个一组，共分成个一组，共分成1616组，有组，有1616个脉冲分配器，个脉冲分配器， 分配分配1616路经不同延时的发射触发脉冲路经不同延时的发射触发脉冲m1-m16m1-m16。 工作：在多个控制码的控制下，每次激励工作：在多个控制码的控制下，每次激励1616个阵元，个阵元， 发射聚焦且带微偏的声束，有序推进，形成微发射聚焦且带微偏的声束，有序推进，形成微 角线形扫查。角线形扫查。( (见见P57,P57,图图4-18)4-18)二、二、EUBEUB240240发射多路

27、开关发射多路开关 结构与功能结构与功能（1 1）电路组成）电路组成 8 8选选1 1开关：开关：IC9IC9IC32IC32 驱动管：驱动管：TR112TR112TR116TR116（2 2）信号）信号 输入：输入：FO/FO/F5/F5/ 输出：输出：P1P1P16P16 控制：控制：TQATQATQETQE（3 3）电路功能）电路功能 将将FO/FO/F5/F5/对称地，选择对称地，选择 接通接通P1P1P16P16中的中的1212个。个。 控制码不同，选择不同。控制码不同，选择不同。P.58（4 4）连接特点）连接特点 FO/ FO/F5/F5/，每个接，每个接4 4片片ICIC的的O/

28、I(O/I(图中图中Y)Y)。 各片各片ICIC的的I/OI/O0-7 0-7 ( (图中图中D D1-8 1-8 ) )接接P1-P16P1-P161616个发射脉个发射脉 冲发生器。接法不同，有序。冲发生器。接法不同，有序。 TQA TQATQCTQC接各片接各片ICIC的的A-CA-C。 TQE TQETQD/,TQD/, TQD TQD接单号接单号ICIC的的E/(E/(图中图中G)G)。TQDTQD0 0，单号有效。，单号有效。 TQETQE接双号接双号ICIC的的E/(E/(图中图中G)G)。TQETQE0 0，双号有效。，双号有效。（5 5）几点说明）几点说明 因因1212个阵元

29、对称触发，故仅需个阵元对称触发，故仅需6 6个信号个信号(F0/(F0/F5/)F5/)。 因对称触发，故不存在偏向。因对称触发，故不存在偏向。（6 6）具体分析例）具体分析例 当当TQETQETQATQA10 00010 000时：时： 双号双号ICIC无效，单号无效，单号ICIC有效。有效。 多路开关多路开关I/O0(D1)I/O0(D1)开通。开通。 F0P1F0P1，P12P12； F1P2F1P2，P11P11； F5P6 F5P6，P7P7。 当当TQETQETQATQA10 00110 001时：时： 双号双号ICIC无效，单号无效，单号ICIC有效。有效。 多路开关多路开关I/

30、O1(D2)I/O1(D2)开通。开通。 F0P2F0P2，P13P13； F1P3F1P3，P12P12； F5P7 F5P7，P8P8。（7 7）控制码与）控制码与F0F0F5F5的分配输出关系的分配输出关系注：注：HP1HP16P1P6接接16个发射脉冲发生器个发射脉冲发生器 作用：由触发脉冲产生对阵元的发射激励脉冲。作用：由触发脉冲产生对阵元的发射激励脉冲。 要求：波形要求：波形最好是单个单极性脉冲。最好是单个单极性脉冲。 脉幅脉幅决定输出功率（与材料有关），约决定输出功率（与材料有关），约100V100V。 EUBEUB240240：125V125V； SSDSSD256256：12

31、0V120V。 脉宽脉宽决定轴向分辨力（与工作频率有关）。决定轴向分辨力（与工作频率有关）。120v左右左右0v发射激励脉冲发射激励脉冲5v0v触发脉冲触发脉冲 (Fi /)一、一、EUBEUB240240型型B B超发射脉冲产生电路超发射脉冲产生电路 组成及作用组成及作用ICIC3333：驱动门：驱动门( (与非门与非门) )倒相、电平提升。倒相、电平提升。TRTR1 1： 开关场效应管开关场效应管工作状态控制。工作状态控制。C C1717： 储能电容储能电容储备发射能量。储备发射能量。D D1 1、D D1717：隔离二极管：隔离二极管接收时与接收电路隔离。接收时与接收电路隔离。L L：峰

32、化电感：峰化电感减小减小C C0 0引起的振荡，使脉冲变窄。引起的振荡，使脉冲变窄。T T：阵元：阵元换能。换能。 C C0 0：阵元的静态分布电容：阵元的静态分布电容 工作过程工作过程 触发脉冲未到前触发脉冲未到前电容电容C C1717充电充电 F Fi i“1”, V1”, Vg g 0V, TR10V, TR1截止，截止，E E R1,C17,R221R1,C17,R221 C C1717充电充电 触发脉冲到来时触发脉冲到来时电容电容C C1717放电放电F Fi i“0”, V0”, Vg g12V, TR112V, TR1导通，导通， C C1717对对T T放电，与放电，与T T谐

33、振产生振荡：谐振产生振荡： T T两端振荡电压，因逆向压电效应使两端振荡电压，因逆向压电效应使T T产生超声输出。产生超声输出。Fi充电充电放电放电振荡振荡)(21017CCLf 触发脉冲后沿结束后触发脉冲后沿结束后衰减振荡衰减振荡并联并联L L，加速，加速C C0 0放电。放电。但但L L与与C C0 0构成构成振荡回路激起后沿振荡回路激起后沿的衰减振荡。的衰减振荡。各点波形见图。各点波形见图。二、二、SSDSSD256256型发射脉冲产生电路型发射脉冲产生电路 电路构成电路构成-15V发射门控电路发射门控电路脉冲发射电路脉冲发射电路接收门控电路接收门控电路接收通道电子开关接收通道电子开关

34、工作过程工作过程（1 1）发射）发射 TX GATE TX GATE“1”1”， TRTR2 2、TRTR1 1截止，截止， 电源电源120V120V R3R3，R2R2 C C1 1充电充电 TX GATE TX GATE“0”0”， TRTR2 2、TRTR1 1导通，导通， D D1 1导通导通，C C1 1对对T T放电，产生振荡，发射超声波。放电，产生振荡，发射超声波。 D D2 2，D D3 3也可导通，也可导通，但但D D4 4截止，故接收关闭。截止，故接收关闭。（2 2）接收）接收 RX GATE RX GATE“1”1”，TRTR3 3截止，截止，V VA A-15V,-15

35、V,使使D D4 4截止。截止。 RX GATE RX GATE“0”0”，TRTR3 3导通，导通，V VA A5V,5V, D D2 2，D D3 3，D D4 4导通，接收通道开通。导通，接收通道开通。-15V放电振放电振荡荡充电充电（1 1）二极管开关）二极管开关 用途：脉冲发生器与阵元之间的转接。用途：脉冲发生器与阵元之间的转接。 意义：安装在探头中，减少主机与探头之间的连线。意义：安装在探头中，减少主机与探头之间的连线。（2 2）二极管开关控制电路）二极管开关控制电路 用途：对二极管开关的控制。安装在主机中。用途：对二极管开关的控制。安装在主机中。一、二极管开关电路一、二极管开关电

36、路（1 1）组成）组成 D D：开关二极管：开关二极管 C C：隔直电容：隔直电容 R R：二极管限流电阻：二极管限流电阻 L L：峰化电感：峰化电感 T T：振元：振元 D D与与T T一一对应，一一对应，（2 2）连接）连接 F F输入，接发射脉冲产生电路。输入，接发射脉冲产生电路。 H H输出，接接收放大电路。输出，接接收放大电路。 K K输入，接二极管开关控制电路。（见下图输入，接二极管开关控制电路。（见下图) ) （3 3）控制）控制 K K-150V-150V时，时，D D截止截止( (因发射脉冲因发射脉冲-125V)-125V)。阵元不通。阵元不通。 K K+8V+8V时，时，D

37、 D导通导通( (但发射脉冲但发射脉冲+8V)+8V)。阵元可通。阵元可通。（4 4）连接方式例）连接方式例8080个阵元与个阵元与F F、H H、K K的连接。的连接。 （非非EUB-240型型B超用）超用）F1F1F15(H1-H15)F15(H1-H15)，1515根；根；K1K1K16K16，1616根。共根。共3131根，连线减少。根，连线减少。按表按表4 41111、表、表4 41212构成的二极管开关阵列图构成的二极管开关阵列图F1(H1)F3F2(H2)二、二极管开关控制电路二、二极管开关控制电路（1 1）电路组成）电路组成 IC48IC48：ROMROM； IC51-IC53

38、IC51-IC53：3-83-8译码器；译码器； IC54-IC63IC54-IC63：与非门；：与非门； 虚框中：电平转换电路。虚框中：电平转换电路。（2 2）输入输出）输入输出 ROMROM地址：接地址：接CPUCPU数据总线。数据总线。 CNT1-CNT19CNT1-CNT19： 接二极管开关的控制端接二极管开关的控制端K K。 1 1ROMROM 存储二极管开关控制程序，存储二极管开关控制程序，根据扫描方式而确定其编码。根据扫描方式而确定其编码。由由CPUCPU根据不同时间写入控制根据不同时间写入控制字作为读取地址。字作为读取地址。2.2.译码电路译码电路 型号：型号：74HC1387

39、4HC138， 引脚功能引脚功能 G1G1、G2/G2/使能，使能， A A、B B、C C译码输入，译码输入， Y0/Y0/Y7/Y7/输出。（真值表如下）输出。（真值表如下） 工作关系工作关系 三极管作倒相器，三极管作倒相器，IC51, IC52, IC53IC51, IC52, IC53 不会同时有效，仅一路输出，控制多个不会同时有效，仅一路输出，控制多个 与非门有效，使多个阵元工作。与非门有效，使多个阵元工作。 ROM ROM读出字与读出字与CNT1-CNT19CNT1-CNT19的关系的关系（由此可推出：（由此可推出：IC51-IC53IC51-IC53IC54-IC63IC54-I

40、C63之间的连接关系）之间的连接关系）3.3.电平转换电路电平转换电路(1)(1)A=“0” (0.3V)A=“0” (0.3V)(2)(2) T T1 1截止，截止，T T2 2无基流截止，无基流截止，T T3 3无通路截止，无通路截止，T T5 5反偏截反偏截止。止。 T T4 4基极被基极被-150V-150V拉低，使射极拉低，使射极-150V+0.7V-150V+0.7V。 故故CNT1-150VCNT1-150V，使，使D D截止。截止。(2)A=“1” (3.5V) (2)A=“1” (3.5V) T T1 1导通，导通，T T2 2导通，导通，T T3 3导通。导通。 T T5 5基极基极=8-0.3=8-0.32=7.4V2=7.4V，T T5 5导通，导通，T T4 4反偏截止。反偏截止。 故故CNT1CNT18V8V，使，使D D导通。导通。 线阵扫查切换手段线阵扫查切换手段