医用小型全数字B超发射接收电路设计与研究

摘要

随着计算机科学、电子技术的迅速发展，国外中高档超声诊断设备都向全数字化方向发展，但在国内对此类设备的研究水平还相对落后，大部分产品还主要依赖于进口。此外，近年来，在医院外进行的超声波检查越来越多，使超声仪器不断向小型化、便携式方向发展，体积小巧、性价比高的超声诊断设备亦成为产品市场上的热点。 本设计根据超声原理，利用3.5MHz凸阵探头及新型高集成度芯片AD9271，研制以FPGA控制的全数字超声发射接收电路。论文中介绍了超声成像的基本原理，论述了整个系统的硬件电路设计及软件控制。硬件方面详细描述了超声波的发射、接收，探头阵元的选通，收发信号的隔离，回波信号的放大、滤波、A/D转换等电路；软件方面叙述了FPGA对超声发射脉冲、探头阵元选通及AD9271的控制方法。最后经实验验证，该发射与接收装置可以获得较好的图像质量。

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第一章 绪论

1.1课题背景

1.2研究目的和意义

1.3国内外医学超声诊断技术发展概况

1.3.1医学超声诊断技术发展历史

1.3.2医学超声诊断技术发展近况

1.4主要研究内容及论文结构

1.4.1课题研究工作的主要内容

1.4.2论文的章节安排

第二章 超声基本理论

2.1医学超声成像基本原理

2.1.1超声医学诊断的物理基础

2.1.2超声成像原理

2.2医用超声探头

2.2.1压电效应及超声探头

2.2.2压电换能器的特性

2.3全数字超声系统原理

第三章 全数字超声前端硬件电路设计

3.1前端系统整体构成

3.2超声发射电路

3.2.1电子开关器件及场效应管驱动电路

3.2.1超声激发基本电路

3.2.3调谐匹配电路

3.2.4发射脉冲结果

3.3阵元选通电路

3.4收发隔离电路

3.5回波信号通路

第四章 前端系统的软件设计

4.1 FPGA的简单介绍

4.1.1 FPGA原理与资源

4.1.2 FPGA开发流程

4.2 FPGA芯片的选用

4.3发射聚焦、动态孔径的控制实现

4.3.1发射聚焦、动态孔径原理

4.3.2超声发射相关参数及延迟时间计算

4.3.3程序设计实现

4.4阵元片选控制

4.4.1波束扫描方式

4.4.2阵元片选的软件实现

4.4.3片内ROM实现

4.5 AD927l控制

4.6验证结果

第五章 总结与展望

参考文献

研究生期间发表论文

致谢