超与多普勒课件第四章.pptVIP

第四章 超声波束的聚焦、发射与控制 超声医学原理与应用 授课老师：王伟 联系方式：jmcar@126.com 联系电话第四章 超声波束的聚焦、发射与控制 第一节 线阵探头实施多振元组合发射的原因 辐射面积小，使得超声扩散角变大，波束发散严重，波束指向性差，影响仪器的横向分辨力，而且导致反射能量减弱，从而灵敏度降低。 辐射面积减小将影响超声场近场区的长度。 第二节 超声波束的扫描 性能指标 ① 扫查线总数： 　 N＝n-m+1 N —扫查线总数 n —阵元总数 m—每组工作的阵元数 ② 扫线间距： d’＝d d’—扫线间距 d—相邻阵元中心距 二、组合间隔扫描 光栅扫描满幅线数的多少影响影像的质量，满幅线数愈多、即线密度愈高，则影像也愈清晰。但光栅满幅线数的多少并不是可以随意设定的，它受探头结构尺寸大小以及波束扫描方式的限制。当扫描方式确定后，在探头宽度一定的情况下，线数的多少只能依靠发射脉冲重复频率的改变来控制。当脉冲重复频率和扫描方式确定后,探头越宽，视野则越增大，但线密度必然降低。 1. d/2间隔扫描 可得：　N＝2(n-m+1）， d’＝d/2 扫线总数是组合顺序扫描的2倍，像质提高。 2. d/4间隔扫描 可得：　N＝4(n-m+1）， d’＝d/4 扫线总数是组合顺序扫描的4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。 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。 ⒈ 特点 ① 扫线比普通扫描增加一倍。 ② 图像有微小位置误差。 　∵超声探查，扫查声线不平行， 　　图像显示，扫描光栅平行。 图像存在一定的畸变。 但因是“微角”，这种误差很小。 ⒉ 波束控制方法 切换并采用相控技术 工作时： 奇数场声线偏向＋α， 偶数场声线偏向－α。 同时： 施加电子聚焦延时。 波束： 　线扫＋微偏＋聚焦 第三节 声束的聚焦 超声聚焦：使超声束在一定深度内会聚，改善分辨力和灵敏度。 分类： ①声学聚焦，②电子聚焦。 一、声学聚焦（几何聚焦，机械聚焦） 1. 声透镜聚焦 利用声传播的折射原理进行聚焦。 C1——透镜介质声速， C2——被测介质声速，则： ① 当C1C2时，凹形声透镜有会聚作用； ② 当C1C2时，凸形声透镜有会聚作用。 焦距F与曲率半径R成正比，与C1/C2成反比。 　 厚度：声透镜中心部位厚度取λ/2可有最大透射率； 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。 二、电子聚焦 （1）原理 用一组相邻阵元组合工作。 ① 发射时 各阵元的激励信号相位按二次曲线变化，使发射超声经空间叠加后，合成超声波束产生会聚。 ② 接收时 各阵元的接收信号相位按同样形式变化，使接收信号经电路叠加后，接收灵敏区域产生会聚。 改变相位二次曲线变化曲率，可改变会聚焦距。 二次曲线——常为圆弧线 （2）延迟公式 ∵i号阵元距焦点的声程(距离)Si： 其中：i=1,2,…,ｍ——阵元序号 ｍ——阵元数 Li——i号阵元距线阵组中心距 F——焦距 d——相邻阵元中心距 ∴i号阵元所接延迟线的延时量τi： 其中：c＝1540m/s ——声速 例题: 设：F＝35mm，d＝0.5mm，m＝8，则可求得： S1＝S8＝35.043723mm τ1＝τ8＝0ns S2＝S7＝35.022314mm τ2＝τ7＝13.9ns S3＝S6＝35.008034mm τ3＝τ6＝23.17ns S4＝S5＝35.000893mm τ4＝τ5＝27.81ns 三、延迟线 （1）作用：将信号延迟(输出相对于输入有一定延时)。 （2）分类： ① 模拟延迟线：模拟信号，L+C构成，廉,中低档。 ② 数字延迟线：数字信号，A/D+RAM，贵，高档。 1.模拟延迟线 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。 有关参数关系： 　C中电压产生电场，L中电流产生磁场。信号的传播过 程，实质上是电磁波在线路中的传播。有： 其中：Vc—传播速度，ρ—延迟线特性阻抗 当ρ=RH—与负载匹配时，有： td＝L’/Vc 其中：td—延迟时间，L’—延迟线长度，RH—负载阻抗 2.可变延迟电路 （1）作用： 延迟量的数控分级可变。 （2）实际电路 图中延