[发明专利]多通道超声波信号的相位和幅度检测系统、方法及介质

说明书

本发明适用信号处理技术领域，提供了一种多通道超声波信号的相位和幅度检测系统、方法及介质，该检测系统包括第一定向耦合器、多个第二定向耦合器、与多个第二定向耦合器连接的模拟开关、与第一定向耦合器和模拟开关连接的锁相放大器、与锁相放大器连接的模数转换器，该检测系统在超声波信号相位和幅度检测时，改善了因输入被测超声波信号的频率增加使得模数转换器采样频率增加的问题，同时在检测系统增大时无需引入时钟同步系统，从而简化了检测系统的设计，降低了检测系统的硬件成本，另外，由于无需大量的数字信号处理而产生的机器周期，因此，提高了相位和幅度的检测效率。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，尤其涉及一种多通道超声波信号的相位和幅度检测系统、方法及介质。

背景技术

高能聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)将声能聚焦到人体内的一点，使得能量在该点堆积产生热效应从而使得组织产生相应的生理反应：消融、或坏死等。传统的单振元聚焦系统通过声透镜或自聚焦换能器实现声能的叠加，该系统的电路简单，但需要机械系统控制探头的位置而改变焦点的三维空间坐标。

相控聚焦超声系统旨在通过电子系统实现多振元平面超声换能器的自动聚焦控制，从而减少三维运动控制系统。其中，电子系统通过控制正弦信号的幅度、频率、相位来调控激励信号，由于超声换能器的频率的一定的，电子系统只需要控制幅度、相位来控制激励信号。为实现焦点更宽的动态范围，需要动态改变每个通道激励信号的幅度、相位，此时检测每个通道的幅度、相位成为电子系统中的难题。

传统的幅度、相位检测系统大多是通过模数转换器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)采集信号，经由现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)芯片进行数字信号处理，以获得通道之间的差异。然而，由于各种原理，例如，高频率的信号需要高采样率的ADC进行信号的数字化，而高采样率的ADC较难实现高分辨率，且数字信号处理的过程中，伴随着机器的计算周期，对于直接采集的高频信号数据量越大计算周期也响应的越长，等等。因此，这种方式很难低成本的实现高频信号的高精度采集。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多通道超声波信号的相位和幅度检测系统、方法及介质，旨在解决由于现有技术无法提供一种有效的多通道超声波信号的相位和幅度检测系统，导致多通道超声波信号的相位和幅度检测成本高的问题。

一方面，本发明提供了一种多通道超声波信号的相位和幅度检测系统，所述系统包括：

第一定向耦合器，用于接收参考超声波信号，对所述参考超声波信号进行耦合并衰减，以得到预设功率的模拟参考信号；

多个第二定向耦合器，用于接收多个通道输入的被测超声波信号，对所述被测超声波信号进行耦合并衰减，以得到所述预设功率的模拟被测信号；

与所述多个第二定向耦合器连接的模拟开关，用于根据预设的时钟脉冲从所述多个通道中选通一通道，以实现对所述多个通道的轮询；

与所述第一定向耦合器和所述模拟开关连接的锁相放大器，用于根据所述模拟参考信号对所述模拟开关选择的所述模拟被测信号进行检测，以得到测试用直流电压；

与所述锁相放大器连接的模数转换器，用于对所述锁相放大器输出的测试用直流电压进行采样，以得到所述被测超声波信号的数值化相位和幅度误差。

另一方面，本发明提供了一种用于上述相位和幅度检测系统的相位和幅度检测方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

第一定向耦合器接收输入的参考超声波信号，对所述参考超声波信号进行耦合并衰减，以得到预设功率的模拟参考信号；