[转帖]B超原理图简介(1)

1、能量的转换
本B超采用64个探头，每个基元由数片压电晶片并联构成。发射电路输出电脉冲，经接口电路加至压电晶片，压电晶片将电脉冲转换成声脉冲，射入人体。
人体各种组织具有不同的声特性，对投射声脉冲产生幅度不同的反射回波，再返回到探头的工作面，由压电晶片将声波转换成电信号，送至接收电路放大、显示，从而构成超声扫描的显示图像。

2、超声扫描波束的形成
本B超采用12个基元产生一个发射波束，如1# ~ 12# 基元发射，采用11个基元接收，构成一个接收波束，如1# ~ 11#基元。发射击和接收波束组合构成了一个超声波扫描波束，两个超声扫描波束中心距相差0.5个基元间距。
64基元线阵采用上述方式，基元转换按1# ~12#转换为2# ~ 13#......53# ~ 64#顺序转换，从而获得106个超声扫描波束。这样的扫描方式谓为：标准扫描方式，所获得的扫描宽度为85mm 。本B超在扫描宽度中心部分，采用标准扫描方式，而在其两侧采用扩张扫描方式，两侧波束所用的基元数向外递减1，本B超C*1最多获得128个超声扫描波束。扫描宽度增大到102cm。

3、电子聚集
为了获得较好的横向分辩力，B超通常均采用电子聚集。对发射而言，波束中心基元激励脉冲迟后于两侧基元的激励脉冲，从而形成一个聚集的发射波束，同样对接收而言，中心基元信号经过延迟线，相对于两侧基元回波信号有一定的延迟量，形成一个接收聚集波束。
每一个波束的聚集都存在着一定的焦区宽度，它的大小即是横向分辩力的量度；还存在着焦柱长度，占据深度方向上一段距离，例如本B超焦点M，焦柱长度为23mm。由此可见采用单焦点的进口B超其图象清晰度高的只在焦点附近。
本B超采用四个焦点，具有不同的焦距。每个超声扫描波束一个发射焦点，一个接收焦点，两者采用不同的焦距，各有一个焦柱长度构成的超声扫描波束焦柱长度相对加长。四个焦点是采用四个超声波扫描束完成的，按其焦区位置各取一段，拼成一个复合超声波扫描束，从而获得整个观察浓度上的清晰图象。
本B超的电子聚集电路分设在发射（TC）和接收（RV）板上，两者均由CPU（8085A）进行控制。

4、动态滤波和对数压缩
超声波换能器发射的信号是一个很窄的脉冲，具有很宽的频谱，超声波在人体传播中，高频衰减大于低频衰减，从而造成回波中心频率下移。为此本B超为了获得较大的观察深度，采用动态滤波器，随着超声波束扫描。回波信号出现的深度增大，自动地改变放大器中的滤波器的中心频率和带宽，以获得最佳的接收效果。
动态滤波器频率特性是由CPU提供控制信号DDF，再由模拟电路板 D/A变换器转换为 模拟控制信号DF，这样实现了CPU对动态滤波器控制，从而实现了探头频率改变时，由CPU来改变动态滤波器频率特性控制的变动。
经放大和动态滤波后，接收信号送至对数放大器，压缩信号动态范围。这是因为B超回波信号动态范围在100 ~ 120db ，经过时控增益补偿 （TGC）补偿了传播衰减之后，信号动态范围仍有40~60db，这是由人体中目标反射本领差异所造成的，B超采用亮度显示，显示的图象反差很大，从而造成强信号或弱信号两端的信息损失。为此本B超采用对数放大器对信号动态范围进行压缩，一定的机型，不同的检查器官，都会要求不同的压缩比。通常是在使用时调节TGC，控制压缩前的动态范围，充分利用对数压缩环节。
压缩后的回波信号送入检波放大器，检波器取出信号包络，送入视频信号放大。由于B超通常所遥的探头一般带宽不宽，回波信号前后没不够陡峭，表现在脏器边界显示较粗，清晰。本B超采用轮廓增强电路即检波放大所获得的信号，再经轮廓增强处理后，送去显示。

5、图象的存贮
早期B超曾采用存贮示波管,80年代大规模动态存贮器的出现,为B超临床使用创造了良好基础,实现了图象"停帧"的功能.本B超设有图象存贮器(帧存贮器),并为实现数字扫描变换奠定基础。

a、线存贮体与A/D变换器
经过轮廓增强处理后的回波信号，它是一个模拟信号，送至A/D变换器，在A/D变换器中量化成4 bit 的数字信号。从不失真的角度出发，bit 越多越好，但是bit 数多，不仅是成本增高，对于B超临床应用而言，图象显示目的在于表现纹理结构，采用 4 bit 量化是为了获得清晰的层次。
量化后的数字视频信号，先存入线存贮体，在线存贮休整 实现四个焦点的复合超声扫描波束的构成，同时也是为了实现帧存贮器写入的缓的冲。

b 、串/并转换与并/串转换
超声波束扫描周期为256 us ~ 384 us ，每个波束显示周期是64 us 。这就要求帧存贮器采用慢存快读方式。
4 bit 数字视频信号由线存贮体输出，经串/并转换电路，将四个一组串行象素信号，转换为一个字长为 16 bit 信号，一次写入帧存贮器。帧存贮器写入是由CPU 控制。它与超声波束扫描，A/D变换，线存贮体读写是同步的；而帧存贮器读出，是由光栅定时电路提供读出地址，即读出是与光栅显示是同步的。这实际上是完成了扫描变换。
帧存贮器读出是按16BIT方式读出，经并/串转换电路再恢复成串行的数字视频信号。

c 显示波束的内插与全电视信号的合成
并/串转换电路的输出，加至数字内插电路，它实现了在相邻的超声扫描波束之间，用数值计算的方法求出内插显示波束。本B超在不同的显示格式时，两相邻超声扫描波束之间，内插显示波束数不同。如C*1方式是插入一个显示波束，因此超声扫描波束是128个，显示波束为256个；而C*1.5方式是在两个相邻超声扫描波束之间，内插两个显示波束，显示波束为384个。
显示波束数与图象显示占用的光栅线相等，从而保持了图象显示的连续感。
内插电路输出的数字图象信号与光栅定时电路产生的复合同步合成，构成的数字全电视信号，再与字符存贮存器送来的信号合成，送至D/A变换器，转换成模拟的全电视信号，送给电视监视器进行调亮显示。

. 2.6 字符存贮器
本B超因功能较多，采用三种不同性质的字符，运动符如测量用到的“+”符号；固定符，如刻度标记；特性符，如人体标记。本B超设有三个字符存贮器存放在三种不同性质的字符。
所用到的字符的字形是由CPU提供，字形是以8BIT代码写入字符存贮器，地址由CPU地址总线提供，字符存贮器以内存方式占用CPU地址空间，CPU访问字符存贮器，是通过相应接口电路来实现的。
字符存贮器读出显示，是将8 bit代码分成两个4 bit字节，送至帧存贮器电路，与图象信号混合，送给D/A变换器。字符读出显示必需要与光栅扫描同步，故由光栅定时电路提供读出地址，从而在光栅的指定位置显示字符。