第四章超聲波束的聚焦、發(fā)射與控制第一節(jié)對(duì)線陣探頭實(shí)施

1、第四章超聲波束的聚焦、發(fā)射與控制第一節(jié)對(duì)線陣探頭實(shí)施1. 1. 減小波束擴(kuò)散角，提高遠(yuǎn)場(chǎng)分辨力。減小波束擴(kuò)散角，提高遠(yuǎn)場(chǎng)分辨力。 對(duì)于圓形換能器，其半擴(kuò)散角對(duì)于圓形換能器，其半擴(kuò)散角 0 0sinsin-1-1(0.61/a)(0.61/a)sinsin-1-1(1.22/D)(1.22/D) D D0 0 對(duì)于矩形振元，有相似的結(jié)論。對(duì)于矩形振元，有相似的結(jié)論。2. 2. 延長(zhǎng)近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度。而近場(chǎng)聲束不擴(kuò)散，故分辨延長(zhǎng)近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度。而近場(chǎng)聲束不擴(kuò)散，故分辨力好。力好。 對(duì)于圓形換能器，近場(chǎng)距離對(duì)于圓形換能器，近場(chǎng)距離 r r0 02 2/D D2 2/4/4 D rD r0 0 對(duì)于矩形振元，有

2、相似的結(jié)論。對(duì)于矩形振元，有相似的結(jié)論。 當(dāng)然，當(dāng)然，DD使近場(chǎng)變粗，這可用可變孔徑技術(shù)來(lái)克使近場(chǎng)變粗，這可用可變孔徑技術(shù)來(lái)克服。服。3 3提高發(fā)射功率和接收靈敏度。提高發(fā)射功率和接收靈敏度。4 4便于實(shí)現(xiàn)電子聚焦（動(dòng)態(tài)聚焦），改善分辨便于實(shí)現(xiàn)電子聚焦（動(dòng)態(tài)聚焦），改善分辨力。力。5 5可增加掃查線，改善像質(zhì)?？稍黾訏卟榫€，改善像質(zhì)。 對(duì)陣元不同順序的分組，可形成不同的掃查對(duì)陣元不同順序的分組，可形成不同的掃查方式。方式。一、組合順序掃描一、組合順序掃描 若若4 4個(gè)陣元組合工作，次序?yàn)椋簜€(gè)陣元組合工作，次序?yàn)椋?1 14 4，2 25 5，3 36 6，4 47 7， 掃查線總數(shù)：掃查線總數(shù)

3、： Nn-m+1 N 掃查線總數(shù)掃查線總數(shù) n 陣元總數(shù)陣元總數(shù) m每組工作的每組工作的陣元數(shù)陣元數(shù) 掃線間距：掃線間距： dd d d掃線間距掃線間距 dd相鄰陣元中心距相鄰陣元中心距1. d/21. d/2間隔掃描間隔掃描可得：可得：N N2(n-m+12(n-m+1），）， ddd/2d/2掃線總數(shù)是組合順序掃描的掃線總數(shù)是組合順序掃描的2 2倍，像質(zhì)提高。倍，像質(zhì)提高。 可得：可得：N N4(n-m+14(n-m+1），）， ddd/4d/4掃線總數(shù)是組合順序掃描的掃線總數(shù)是組合順序掃描的4 4倍，像質(zhì)進(jìn)一步提高。倍，像質(zhì)進(jìn)一步提高。每次收發(fā)振元分組不一定相同，收發(fā)控制電路相對(duì)每次收發(fā)

4、振元分組不一定相同，收發(fā)控制電路相對(duì)復(fù)雜。復(fù)雜。如同電視機(jī)的隔行掃描，將一幀圖像分為奇、偶兩如同電視機(jī)的隔行掃描，將一幀圖像分為奇、偶兩場(chǎng)。場(chǎng)。 特點(diǎn)特點(diǎn) 掃線比普通掃描增加一倍。掃線比普通掃描增加一倍。 圖像有微小位置誤差。圖像有微小位置誤差。超聲探查，掃查聲線不平行，超聲探查，掃查聲線不平行，圖像顯示，掃描光柵平行。圖像顯示，掃描光柵平行。 圖像存在一定的畸變。圖像存在一定的畸變。 但因是但因是“微角微角”，這種誤差很小。，這種誤差很小。 切換并采用相控切換并采用相控技術(shù)技術(shù)工作時(shí)：工作時(shí)： 奇數(shù)場(chǎng)聲線偏向奇數(shù)場(chǎng)聲線偏向， 偶數(shù)場(chǎng)聲線偏向偶數(shù)場(chǎng)聲線偏向。同時(shí)：同時(shí)： 施加電子聚焦延時(shí)。施加

5、電子聚焦延時(shí)。波束：波束：線掃微偏聚焦線掃微偏聚焦 超聲聚焦：使超聲束在一定深度內(nèi)會(huì)聚，改超聲聚焦：使超聲束在一定深度內(nèi)會(huì)聚，改善分辨力和靈敏度。分類：善分辨力和靈敏度。分類： 聲學(xué)聚焦，電子聲學(xué)聚焦，電子聚焦。聚焦。一、聲學(xué)聚焦（幾何聚焦，機(jī)械聚焦）一、聲學(xué)聚焦（幾何聚焦，機(jī)械聚焦）1. 1. 聲透鏡聚焦聲透鏡聚焦 利用聲傳播的折射原理進(jìn)行聚焦。利用聲傳播的折射原理進(jìn)行聚焦。 C C1 1透鏡介質(zhì)聲速，透鏡介質(zhì)聲速， C C2 2被測(cè)介質(zhì)聲速，則：被測(cè)介質(zhì)聲速，則： 當(dāng)當(dāng)C C1 1CC2 2時(shí)，凹形聲透鏡有會(huì)聚作用；時(shí)，凹形聲透鏡有會(huì)聚作用； 當(dāng)當(dāng)C C1 1CC2 2時(shí)，凸形聲透鏡有會(huì)聚

6、作用。時(shí)，凸形聲透鏡有會(huì)聚作用。 焦距焦距F F與曲率半徑與曲率半徑R R成正比，與成正比，與C C1 1/C/C2 2成反比。成反比。2211sinsincc 厚度：聲透鏡中心部位厚度取厚度：聲透鏡中心部位厚度取/2/2可有最可有最大透射率；大透射率；匹配：為防止反射，一般需采用匹配層。匹配：為防止反射，一般需采用匹配層。材料：通常為環(huán)氧樹脂、丙稀樹脂與其它成分材料：通常為環(huán)氧樹脂、丙稀樹脂與其它成分復(fù)合。復(fù)合。 用凹面的聲反射鏡，當(dāng)鏡面曲率和聲源用凹面的聲反射鏡，當(dāng)鏡面曲率和聲源離鏡面距離離鏡面距離適當(dāng)時(shí)，即具有聚焦作用。適當(dāng)時(shí)，即具有聚焦作用。 利用了聲傳播的反射定律。利用了聲傳播的反射

7、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等于其曲率半徑等于其曲率半徑R R。 效果好，但工藝復(fù)雜。效果好，但工藝復(fù)雜。 （1 1）原理）原理用一組相鄰陣元組合工作。用一組相鄰陣元組合工作。 發(fā)射時(shí)發(fā)射時(shí) 各陣元的激勵(lì)信號(hào)相位按二次曲線變化，使各陣元的激勵(lì)信號(hào)相位按二次曲線變化，使發(fā)射超聲經(jīng)空間疊加后，合成超聲波束產(chǎn)生會(huì)聚。發(fā)射超聲經(jīng)空間疊加后，合成超聲波束產(chǎn)生會(huì)聚。 接收時(shí)接收時(shí) 各陣元的接收信號(hào)相位按同樣形式變化，使各陣元的接收信號(hào)相位按同樣形式變化，使接收信號(hào)經(jīng)電路疊加后，接收靈敏區(qū)域產(chǎn)生會(huì)聚。接收信號(hào)經(jīng)電路疊加后，接收靈敏區(qū)域產(chǎn)生會(huì)聚。 改變

8、相位二次曲線變化曲率，可改變會(huì)聚焦改變相位二次曲線變化曲率，可改變會(huì)聚焦距。距。 二次曲線二次曲線常為圓弧線常為圓弧線 無(wú)偏無(wú)偏向無(wú)聚向無(wú)聚焦發(fā)射焦發(fā)射 各各陣元陣元發(fā)射信號(hào)發(fā)射信號(hào)無(wú)無(wú)相位差。相位差。疊加聲波疊加聲波最最強(qiáng)區(qū)域強(qiáng)區(qū)域同相位波同相位波面面密集區(qū)域，密集區(qū)域，不偏向，不偏向，不會(huì)聚。不會(huì)聚。 各陣各陣元的激勵(lì)信元的激勵(lì)信號(hào)相位按二號(hào)相位按二次曲線變化，次曲線變化，疊加超聲最疊加超聲最強(qiáng)區(qū)域強(qiáng)區(qū)域同相位波同相位波面密集區(qū)域，面密集區(qū)域，在焦距內(nèi)逐在焦距內(nèi)逐漸會(huì)聚，在漸會(huì)聚，在焦距外逐漸焦距外逐漸擴(kuò)散。不偏擴(kuò)散。不偏向。向。 各各陣元的接陣元的接收信號(hào)經(jīng)收信號(hào)經(jīng)延遲線，延遲線，相位按

9、二相位按二次曲線變次曲線變化，使焦化，使焦點(diǎn)處回波點(diǎn)處回波達(dá)到同相達(dá)到同相位，疊加位，疊加電路對(duì)之電路對(duì)之有最大輸有最大輸出。接收出。接收靈敏區(qū)域靈敏區(qū)域產(chǎn)生會(huì)聚。產(chǎn)生會(huì)聚。不偏向。不偏向。 相同相同 信號(hào)相位二次信號(hào)相位二次曲線變化延遲曲線變化延遲 不同不同發(fā)射聚焦：發(fā)射聚焦： 超聲空間疊加，超聲空間疊加， 合成超聲聚焦。合成超聲聚焦。接收聚焦：接收聚焦： 信號(hào)電路疊加，信號(hào)電路疊加， 靈敏范圍聚焦。靈敏范圍聚焦。 i i號(hào)陣元距焦點(diǎn)的聲程號(hào)陣元距焦點(diǎn)的聲程( (距距離離)S)Si i： 其中：其中：i=1,2,i=1,2,陣元序陣元序號(hào)號(hào) 陣元數(shù)陣元數(shù) L Li iii號(hào)陣元距線陣組中號(hào)陣

10、元距線陣組中心距心距 FF焦距焦距 dd相鄰陣元中心距相鄰陣元中心距i i號(hào)陣元所接延遲線的延時(shí)量號(hào)陣元所接延遲線的延時(shí)量i i： 其中：其中：c c1540m/s 1540m/s 聲速聲速,22iiLFSdimLi21cLFLFcSSiii2221211 2 3 4 5 6 7 8 9 FL1S1焦點(diǎn)焦點(diǎn)dLiSi 設(shè)：設(shè)：F F35mm35mm，d d，m m8 8，則可求得：，則可求得：S S1 1S S8 835.043723mm 35.043723mm 1 18 80ns0nsS S2 2S S7 735.022314mm 35.022314mm 2 27 7S S3 3S S6 6

11、35.008034mm 35.008034mm 3 36 6S S4 4S S5 535.000893mm 35.000893mm 4 45 5（1 1）作用：將信號(hào)延遲）作用：將信號(hào)延遲( (輸出相對(duì)于輸入有一定延輸出相對(duì)于輸入有一定延時(shí)時(shí)) )。（2 2）分類：）分類： 模擬延遲線：模擬信號(hào)，模擬延遲線：模擬信號(hào)，L+CL+C構(gòu)成，廉構(gòu)成，廉, ,中低檔。中低檔。 數(shù)字延遲線：數(shù)字信號(hào)，數(shù)字延遲線：數(shù)字信號(hào)，A/D+RAMA/D+RAM，貴，高檔。，貴，高檔。1.1.模擬延遲線模擬延遲線 以分布參數(shù)長(zhǎng)線理論設(shè)計(jì)的集中參數(shù)延遲線。以分布參數(shù)長(zhǎng)線理論設(shè)計(jì)的集中參數(shù)延遲線。 假定電阻小到可以忽略

12、，等效電路如下。假定電阻小到可以忽略，等效電路如下。C C中電壓產(chǎn)生電場(chǎng)，中電壓產(chǎn)生電場(chǎng)，L L中電流產(chǎn)生磁場(chǎng)。信號(hào)的中電流產(chǎn)生磁場(chǎng)。信號(hào)的傳播過傳播過程，實(shí)質(zhì)上是電磁波在線路中的傳播。有：程，實(shí)質(zhì)上是電磁波在線路中的傳播。有：其中：其中：V Vc c傳播速度，傳播速度，延遲線特性阻抗延遲線特性阻抗當(dāng)當(dāng)=R=RH H與負(fù)載匹配時(shí)，有：與負(fù)載匹配時(shí)，有： t td dL/VL/Vc c其中：其中：t td d延遲時(shí)間，延遲時(shí)間，LL延遲線長(zhǎng)度，延遲線長(zhǎng)度，R RH H負(fù)負(fù)載阻抗載阻抗2.2.可變延遲電路可變延遲電路（1 1）作用：）作用： 延遲量的數(shù)控分級(jí)可變。延遲量的數(shù)控分級(jí)可變。111CLV

13、c11CL圖中延遲線有圖中延遲線有7 7個(gè)抽頭，分別對(duì)輸入信號(hào)有不同的個(gè)抽頭，分別對(duì)輸入信號(hào)有不同的延時(shí)，延時(shí)，每?jī)蓚€(gè)相鄰抽頭間的延時(shí)量為每?jī)蓚€(gè)相鄰抽頭間的延時(shí)量為10ns10ns。用多路轉(zhuǎn)換開關(guān)選通輸出。用多路轉(zhuǎn)換開關(guān)選通輸出。 A A、B B、C C輸入選通控輸入選通控制碼。制碼。選通控制碼與延時(shí)量的關(guān)系如右表。選通控制碼與延時(shí)量的關(guān)系如右表。 型號(hào)：型號(hào)： 74HC4051、74HCT4051、 CD4051、MC14051等等 功能同，電壓、速度功能同，電壓、速度不同。不同。 功能：功能： 8選選1，雙向模擬多路，雙向模擬多路開關(guān)。開關(guān)。 引腳功能：引腳功能： I/O0-7： 輸入輸入

14、/ /輸輸出出 O/I ： 公共輸公共輸出出/ /輸入輸入 A, B, C：選通控制：選通控制碼碼 E/： 使能控使能控制制 Vdd, Vss：電源，接：電源，接地地 Vee： 信號(hào)零信號(hào)零點(diǎn)點(diǎn)I/O0I/O1I/O2I/O3I/O4I/O5I/O6I/O7VddVssVeeO/IE/ABC16 13 8 14 7 15 3 12 6 111 510 2 9 4控制輸入控制輸入導(dǎo)通導(dǎo)通開關(guān)開關(guān)E/CBA00000000110010200113010040101501106011171 在掃查過程中動(dòng)態(tài)地改變焦點(diǎn)，使整個(gè)探測(cè)深在掃查過程中動(dòng)態(tài)地改變焦點(diǎn)，使整個(gè)探測(cè)深度內(nèi)度內(nèi)波束都有良好的會(huì)聚。波

15、束都有良好的會(huì)聚。 1.1.等聲速動(dòng)態(tài)電子聚焦等聲速動(dòng)態(tài)電子聚焦（1 1）定義）定義以超聲在人體中的平均探測(cè)速度，移動(dòng)波束以超聲在人體中的平均探測(cè)速度，移動(dòng)波束焦點(diǎn)。焦點(diǎn)。（實(shí)際上，只能在接收系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)）。（實(shí)際上，只能在接收系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)）。（2 2）探測(cè)速度）探測(cè)速度V VD D 因接收時(shí)，超聲波在人體內(nèi)往返一次，故：因接收時(shí)，超聲波在人體內(nèi)往返一次，故： V VD Dc/2c/2770m/s770m/s 即應(yīng)以即應(yīng)以V VD D改變延遲線的延時(shí)分布曲率，即焦改變延遲線的延時(shí)分布曲率，即焦距。距。 需要用專用計(jì)算機(jī)進(jìn)行，速度快，且精度要需要用專用計(jì)算機(jī)進(jìn)行，速度快，且精度要求高。在高檔機(jī)中使用

16、。實(shí)際很少采用。求高。在高檔機(jī)中使用。實(shí)際很少采用。 （1 1）基本原理）基本原理將探測(cè)的深度劃分成將探測(cè)的深度劃分成n n段。段。( (通常：通常：n n2 24)4)。 發(fā)射發(fā)射按近、中、遠(yuǎn)場(chǎng)順序，按近、中、遠(yuǎn)場(chǎng)順序，n n個(gè)焦個(gè)焦點(diǎn)，發(fā)射點(diǎn)，發(fā)射n n次。次。 接收接收每次發(fā)射后接收。但只將每次發(fā)射后接收。但只將本次本次發(fā)射焦點(diǎn)附近相應(yīng)的回波發(fā)射焦點(diǎn)附近相應(yīng)的回波數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器。入存儲(chǔ)器。 經(jīng)經(jīng)n n次發(fā)射、接收后的數(shù)據(jù)次發(fā)射、接收后的數(shù)據(jù)組合，獲得一行所有信息。組合，獲得一行所有信息。 整個(gè)探測(cè)深度內(nèi)都有較高的分辨力。整個(gè)探測(cè)深度內(nèi)都有較高的分辨力。 （3 3）優(yōu)缺點(diǎn)）優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)

17、點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 焦點(diǎn)不多，延遲線分級(jí)數(shù)少焦點(diǎn)不多，延遲線分級(jí)數(shù)少, ,延遲線轉(zhuǎn)換速度低延遲線轉(zhuǎn)換速度低, ,電路易實(shí)現(xiàn)。電路易實(shí)現(xiàn)。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 一行信息經(jīng)多次發(fā)射、接收，時(shí)間長(zhǎng)，使幀頻低，圖像閃爍。一行信息經(jīng)多次發(fā)射、接收，時(shí)間長(zhǎng)，使幀頻低，圖像閃爍。 需對(duì)存貯器以需對(duì)存貯器以“慢入快出慢入快出”方式寫讀，以穩(wěn)定顯示。方式寫讀，以穩(wěn)定顯示。 雖然多振元組合發(fā)射實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)電子聚雖然多振元組合發(fā)射實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)電子聚焦，但多振元組合發(fā)射、接收，又使換能器的有焦，但多振元組合發(fā)射、接收，又使換能器的有效孔徑增大，盡管這一結(jié)果使近場(chǎng)區(qū)增長(zhǎng)，遠(yuǎn)場(chǎng)效孔徑增大，盡管這一結(jié)果使近場(chǎng)區(qū)增長(zhǎng)，遠(yuǎn)場(chǎng)也得到一定程度的改善，然而孔

18、徑增大意味著近也得到一定程度的改善，然而孔徑增大意味著近場(chǎng)區(qū)的分辨力降低。改進(jìn)的方法是：采用動(dòng)態(tài)電場(chǎng)區(qū)的分辨力降低。改進(jìn)的方法是：采用動(dòng)態(tài)電子聚焦和可變孔徑相結(jié)合的方式工作?？勺兛讖阶泳劢购涂勺兛讖较嘟Y(jié)合的方式工作?？勺兛讖绞窃诎l(fā)射、接收過程中實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于近場(chǎng)，為縮是在發(fā)射、接收過程中實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于近場(chǎng)，為縮小孔徑（提高分辨力），發(fā)射、接收用較少的振小孔徑（提高分辨力），發(fā)射、接收用較少的振元；對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)，為擴(kuò)大孔徑，發(fā)射、接收用較多元；對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)，為擴(kuò)大孔徑，發(fā)射、接收用較多振元工作。這樣保證了近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)都有較高的分振元工作。這樣保證了近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)都有較高的分辨力。辨力。256256型型B B超儀發(fā)

19、射聚焦電路超儀發(fā)射聚焦電路 SSDSSD256256型型B B超儀的收發(fā)電路共有超儀的收發(fā)電路共有1616路，此為其中路，此為其中一路。一路。 組成：延遲線、多路開關(guān)、鎖存器、驅(qū)動(dòng)器等。組成：延遲線、多路開關(guān)、鎖存器、驅(qū)動(dòng)器等。 延遲線分級(jí)延遲線分級(jí)DLDL101101：10ns10ns，DLDL102102：80ns80ns。 控制控制聚焦碼聚焦碼A A0 0A A5 5 功能功能 多路開關(guān)選多路開關(guān)選 通延遲線抽頭，通延遲線抽頭， 得到不同延時(shí)。得到不同延時(shí)。例：某一控制碼為例：某一控制碼為010 011010 011，高三位高三位010010控制控制ICIC6 6，使延遲線，使延遲線DL

20、DL102102的的3 3抽頭輸出，抽頭輸出，低三位低三位011011控制控制ICIC3 3，使延遲線，使延遲線DLDL101101的的4 4抽頭輸出。抽頭輸出?？偟难舆t時(shí)間為：總的延遲時(shí)間為： 80802 210103 3190ns190ns改變控制碼改變控制碼A A0 0A A5 5，就能改變總的延遲時(shí)間。，就能改變總的延遲時(shí)間。 （1 1）硬件組成）硬件組成 延遲線：延遲線：DL1DL1DL5 DL5 多路選擇器：多路選擇器：IC3IC3IC7IC7 驅(qū)動(dòng)器：驅(qū)動(dòng)器：IC1,IC2,IC8IC1,IC2,IC8 （2 2）信號(hào)）信號(hào) 輸入：輸入：DPDP脈沖脈沖 輸出：輸出：F0/F0/

21、F5/F5/脈沖脈沖 控制碼：控制碼：FCN0/FCN0/FCN2/FCN2/ （3 3）電路功能）電路功能 F0/F0/F5/F5/按二次曲線按二次曲線變變 化延遲。化延遲。 控制碼不同，二次曲控制碼不同，二次曲線線 曲率不同，焦距不同。曲率不同，焦距不同。當(dāng)使用不同頻率的探頭時(shí)，動(dòng)態(tài)聚焦的焦點(diǎn)位置當(dāng)使用不同頻率的探頭時(shí)，動(dòng)態(tài)聚焦的焦點(diǎn)位置不同，不同，因此所需的延遲時(shí)間變化率也不同。共有因此所需的延遲時(shí)間變化率也不同。共有8 8種焦點(diǎn)。種焦點(diǎn)。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

22、01 11 11 21 2陣 元陣 元延 時(shí) 量延 時(shí) 量近場(chǎng) N近場(chǎng) N中場(chǎng) M中場(chǎng) M遠(yuǎn)場(chǎng) F 1遠(yuǎn)場(chǎng) F 1遠(yuǎn)場(chǎng) F 2遠(yuǎn)場(chǎng) F 2二次曲線曲率變化二次曲線曲率變化 每路脈沖激勵(lì)二個(gè)陣元，以每路脈沖激勵(lì)二個(gè)陣元，以F F5 5/ /為中心。為中心。 焦點(diǎn)越遠(yuǎn)，被激勵(lì)的陣元越多，即可變孔徑。焦點(diǎn)越遠(yuǎn)，被激勵(lì)的陣元越多，即可變孔徑。 每次發(fā)射，各陣元激勵(lì)信號(hào)相位均按二次曲線每次發(fā)射，各陣元激勵(lì)信號(hào)相位均按二次曲線變化，變化，但曲線曲率不同，使焦距不同。但曲線曲率不同，使焦距不同。 可得如下聚焦效果：可得如下聚焦效果：作用：對(duì)聚焦電路輸出的經(jīng)不同延遲的發(fā)射觸發(fā)脈作用：對(duì)聚焦電路輸出的經(jīng)不同延遲

23、的發(fā)射觸發(fā)脈沖沖 （例如（例如F0/F0/F5/F5/）的轉(zhuǎn)接、分配，以實(shí)現(xiàn)掃查。）的轉(zhuǎn)接、分配，以實(shí)現(xiàn)掃查。一、一、SSDSSD256256發(fā)射多路轉(zhuǎn)換開關(guān)發(fā)射多路轉(zhuǎn)換開關(guān)( (簡(jiǎn)介）簡(jiǎn)介） 線陣：共線陣：共8080個(gè)陣元。對(duì)應(yīng)個(gè)陣元。對(duì)應(yīng)8080個(gè)發(fā)射脈沖產(chǎn)生器。個(gè)發(fā)射脈沖產(chǎn)生器。 組合：每組合：每5 5個(gè)一組，共分成個(gè)一組，共分成1616組，有組，有1616個(gè)脈沖分個(gè)脈沖分配器，配器， 分配分配1616路經(jīng)不同延時(shí)的發(fā)射觸發(fā)脈沖路經(jīng)不同延時(shí)的發(fā)射觸發(fā)脈沖m1-m1-m16m16。 工作：在多個(gè)控制碼的控制下，每次激勵(lì)工作：在多個(gè)控制碼的控制下，每次激勵(lì)1616個(gè)陣個(gè)陣元，元， 發(fā)射聚焦且

24、帶微偏的聲束，有序推進(jìn)，形發(fā)射聚焦且?guī)⑵穆暿行蛲七M(jìn)，形成微成微 角線形掃查。角線形掃查。( (見見P57,P57,圖圖4-18)4-18)（1 1）電路組成）電路組成 8 8選選1 1開關(guān)：開關(guān)：IC9IC9IC32IC32 驅(qū)動(dòng)管：驅(qū)動(dòng)管：TR112TR112TR116TR116（2 2）信號(hào)）信號(hào) 輸入：輸入：FO/FO/F5/F5/ 輸出：輸出：P1P1P16P16 控制：控制：TQATQATQETQE（3 3）電路功能）電路功能 將將FO/FO/F5/F5/對(duì)稱地，對(duì)稱地，選擇選擇 接通接通P1P1P16P16中的中的1212個(gè)。個(gè)。 控制碼不同，選擇不控制碼不同，選擇不同。同

25、。 FO/ FO/F5/F5/，每個(gè)接，每個(gè)接4 4片片ICIC的的O/I(O/I(圖中圖中Y)Y)。 各片各片ICIC的的I/OI/O0-7 0-7 ( (圖中圖中D D1-8 1-8 ) )接接P1-P1616P1-P1616個(gè)發(fā)個(gè)發(fā)射脈射脈 沖發(fā)生器。接法不同，有序。沖發(fā)生器。接法不同，有序。 TQATQCTQATQC接各片接各片ICIC的的A-CA-C。 TQETQETQD/,TQD/, TQD TQD接單號(hào)接單號(hào)ICIC的的E/(E/(圖中圖中G)G)。TQDTQD0 0，單號(hào)有效。，單號(hào)有效。 TQETQE接雙號(hào)接雙號(hào)ICIC的的E/(E/(圖中圖中G)G)。TQETQE0 0，雙

26、號(hào)有效。，雙號(hào)有效。（5 5）幾點(diǎn)說(shuō)明）幾點(diǎn)說(shuō)明 因因1212個(gè)陣元對(duì)稱觸發(fā)，故僅需個(gè)陣元對(duì)稱觸發(fā)，故僅需6 6個(gè)信號(hào)個(gè)信號(hào)(F0/(F0/F5/)F5/)。 因?qū)ΨQ觸發(fā)，故不存在偏向。因?qū)ΨQ觸發(fā)，故不存在偏向。 當(dāng)當(dāng)TQETQETQATQA10 00010 000時(shí)：時(shí)： 雙號(hào)雙號(hào)ICIC無(wú)效，單號(hào)無(wú)效，單號(hào)ICIC有有效。效。 多路開關(guān)多路開關(guān)I/O0(D1)I/O0(D1)開通。開通。 F0P1F0P1，P12P12； F1P2F1P2，P11P11； F5P6 F5P6，P7P7。 當(dāng)當(dāng)TQETQETQATQA10 00110 001時(shí)：時(shí)： 雙號(hào)雙號(hào)ICIC無(wú)效，單號(hào)無(wú)效，單號(hào)ICI

27、C有有效。效。 多路開關(guān)多路開關(guān)I/O1(D2)I/O1(D2)開通。開通。 F0P2F0P2，P13P13； F1P3F1P3，P12P12； F5P7 F5P7，P8P8。注：注：HP1HP16P1P6接接16個(gè)發(fā)射脈沖發(fā)生器個(gè)發(fā)射脈沖發(fā)生器 作用：由觸發(fā)脈沖產(chǎn)生對(duì)陣元的發(fā)射激勵(lì)脈沖。作用：由觸發(fā)脈沖產(chǎn)生對(duì)陣元的發(fā)射激勵(lì)脈沖。 要求：波形要求：波形最好是單個(gè)單極性脈沖。最好是單個(gè)單極性脈沖。 脈幅脈幅決定輸出功率（與材料有關(guān)），約決定輸出功率（與材料有關(guān)），約100V100V。 EUBEUB240240：125V125V； SSDSSD256256：120V120V。 脈寬脈寬決定軸向分辨

28、力（與工作頻率有決定軸向分辨力（與工作頻率有關(guān)）。關(guān)）。120v左右左右0v發(fā)射激勵(lì)脈沖發(fā)射激勵(lì)脈沖5v0v觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖 (Fi /) 組成及作用組成及作用ICIC3333：驅(qū)動(dòng)門：驅(qū)動(dòng)門( (與非門與非門)倒相、電平提升。倒相、電平提升。TRTR1 1： 開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管工作狀態(tài)控制。工作狀態(tài)控制。C C1717： 儲(chǔ)能電容儲(chǔ)能電容儲(chǔ)備發(fā)射能量。儲(chǔ)備發(fā)射能量。D D1 1、D D1717：隔離二極管：隔離二極管接收時(shí)與接收電路隔離。接收時(shí)與接收電路隔離。L L：峰化電感：峰化電感減小減小C C0 0引起的振蕩，使脈沖變窄。引起的振蕩，使脈沖變窄。T T：陣元：陣元換能。換能。 C

29、 C0 0：陣元的靜態(tài)分布電：陣元的靜態(tài)分布電容容 觸發(fā)脈沖未到前觸發(fā)脈沖未到前電容電容C C1717充電充電 F Fi i“1”, V1”, Vg g 0V, TR10V, TR1截止，截止，E E R1,C17,R221R1,C17,R221 C C1717充電充電 觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)電容電容C C1717放電放電F Fi i“0”, V0”, Vg g12V, TR112V, TR1導(dǎo)通，導(dǎo)通， C C1717對(duì)對(duì)T T放電，與放電，與T T諧振產(chǎn)生振蕩：諧振產(chǎn)生振蕩： T T兩端振蕩電壓，因逆向壓電效應(yīng)使兩端振蕩電壓，因逆向壓電效應(yīng)使T T產(chǎn)生超聲輸出。產(chǎn)生超聲輸出。Fi充電

30、充電放電放電振蕩振蕩)(21017CCLf并聯(lián)并聯(lián)L L，加，加速速C C0 0放電。但放電。但L L與與C C0 0構(gòu)成振蕩回路激起構(gòu)成振蕩回路激起后沿的衰減振蕩。后沿的衰減振蕩。各點(diǎn)波形見圖。各點(diǎn)波形見圖。 電路構(gòu)電路構(gòu)成成-15V發(fā)射門控電路發(fā)射門控電路脈沖發(fā)射電路脈沖發(fā)射電路接收門控電路接收門控電路接收通道電子開關(guān)接收通道電子開關(guān)（1 1）發(fā)射）發(fā)射 TX GATETX GATE“1”1”， TRTR2 2、TRTR1 1截止，截止， 電源電源120V120V R3R3，R2R2 C C1 1充電充電 TX GATETX GATE“0”0”， TRTR2 2、TRTR1 1導(dǎo)通，導(dǎo)通，

31、 D D1 1導(dǎo)通，導(dǎo)通，C C1 1對(duì)對(duì)T T放電，產(chǎn)生振蕩，發(fā)射超聲波。放電，產(chǎn)生振蕩，發(fā)射超聲波。 D D2 2，D D3 3也可導(dǎo)通，但也可導(dǎo)通，但D D4 4截止，故接收關(guān)閉。截止，故接收關(guān)閉。（2 2）接收）接收 RX GATERX GATE“1”1”，TRTR3 3截止，截止，V VA A-15V,-15V,使使D D4 4截止。截止。 RX GATERX GATE“0”0”，TRTR3 3導(dǎo)通，導(dǎo)通，V VA A5V,5V, D D2 2，D D3 3，D D4 4導(dǎo)通，接收通道開通。導(dǎo)通，接收通道開通。-15V放電振放電振蕩蕩充電充電（1 1）二極管開關(guān)）二極管開關(guān) 用途：脈

32、沖發(fā)生器與陣元之間的轉(zhuǎn)接。用途：脈沖發(fā)生器與陣元之間的轉(zhuǎn)接。 意義：安裝在探頭中，減少主機(jī)與探頭之間的意義：安裝在探頭中，減少主機(jī)與探頭之間的連線。連線。（2 2）二極管開關(guān)控制電路）二極管開關(guān)控制電路 用途：對(duì)二極管開關(guān)的控制。安裝在主機(jī)中。用途：對(duì)二極管開關(guān)的控制。安裝在主機(jī)中。一、二極管開關(guān)電路一、二極管開關(guān)電路（1 1）組成）組成 D D：開關(guān)二極管：開關(guān)二極管 C C：隔直電容：隔直電容 R R：二極管限流電阻：二極管限流電阻 L L：峰化電感：峰化電感 T T：振元：振元 D D與與T T一一對(duì)應(yīng)，一一對(duì)應(yīng)， F F輸入，接發(fā)射脈沖產(chǎn)生電路。輸入，接發(fā)射脈沖產(chǎn)生電路。 HH輸出，接

33、接收放大電路。輸出，接接收放大電路。 KK輸入，接二極管開關(guān)控制電路。（見下圖輸入，接二極管開關(guān)控制電路。（見下圖) ) （3 3）控制）控制 K K-150V-150V時(shí)，時(shí)，D D截止截止( (因發(fā)射脈沖因發(fā)射脈沖-125V)-125V)。陣元不。陣元不通。通。 K K+8V+8V時(shí)，時(shí)，D D導(dǎo)通導(dǎo)通( (但發(fā)射脈沖但發(fā)射脈沖+8V)+8V)。陣元可通。陣元可通。 8080個(gè)陣元與個(gè)陣元與F F、H H、K K的連接。的連接。 （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

34、，連線減少。根，連線減少。F1(H1)F3F2(H2)（1 1）電路組成）電路組成 IC48IC48：ROMROM； IC51-IC53IC51-IC53：3-83-8譯碼器；譯碼器； IC54-IC63IC54-IC63：與非門；：與非門； 虛框中：電平轉(zhuǎn)換電路。虛框中：電平轉(zhuǎn)換電路。（2 2）輸入輸出）輸入輸出 ROMROM地址：接地址：接CPUCPU數(shù)據(jù)總數(shù)據(jù)總線。線。 CNT1-CNT19CNT1-CNT19： 接二極管開關(guān)的控制接二極管開關(guān)的控制端端K K。 1 1ROMROM 存儲(chǔ)二極管開關(guān)控制程存儲(chǔ)二極管開關(guān)控制程序，序，根據(jù)掃描方式而確定其編根據(jù)掃描方式而確定其編碼。碼。由由C

35、PUCPU根據(jù)不同時(shí)間寫入根據(jù)不同時(shí)間寫入控制控制字作為讀取地址。字作為讀取地址。 型號(hào)：型號(hào)：74HC13874HC138， 引腳功能引腳功能 G1G1、G2/G2/使能，使能， A A、B B、CC譯碼輸入，譯碼輸入， Y0/Y0/Y7/Y7/輸出。（真值表如下）輸出。（真值表如下） 工作關(guān)系工作關(guān)系 三極管作倒相器，三極管作倒相器，IC51, IC52, IC51, IC52, IC53IC53 不會(huì)同時(shí)有效，僅一路輸出，控制多不會(huì)同時(shí)有效，僅一路輸出，控制多個(gè)個(gè) 與非門有效，使多個(gè)陣元工作。與非門有效，使多個(gè)陣元工作。（由此可推出：（由此可推出：IC51-IC53IC54-IC63IC

36、51-IC53IC54-IC63之間的連接關(guān)系）之間的連接關(guān)系）A=“0” (0.3V)A=“0” (0.3V) T T1 1截止，截止，T T2 2無(wú)基流截止，無(wú)基流截止，T T3 3無(wú)通路截止，無(wú)通路截止，T T5 5反反偏截止。偏截止。 T T4 4基極被基極被-150V-150V拉低，使射極拉低，使射極。 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導(dǎo)通，導(dǎo)通，T T2 2導(dǎo)通，導(dǎo)通，T T3 3導(dǎo)通。導(dǎo)通。 T T5 5基極，基極，T T5 5導(dǎo)通，導(dǎo)通，T T4 4反偏截止。反偏截止。 故故CNT1CNT18V8V，使，使D D導(dǎo)通。導(dǎo)通。 線陣掃查切換手段線陣掃查切換手段 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)接，低壓，快，頻度信號(hào)轉(zhuǎn)接，低壓，快，頻度高。高。 二極管開關(guān)二極管開關(guān) 通道轉(zhuǎn)接，高壓，慢，頻度通道轉(zhuǎn)接，高壓，慢，頻度低。低。 陣元被激勵(lì)發(fā)射的條件陣元被激勵(lì)發(fā)射的條件 所接二極