[发明专利]一种超声容积探头电路及其四维扫描方法

说明书

本发明公开了一种超声容积探头电路及其四维扫描方法，通过过零检测及保持电容(相敏负反馈回路)实现自适应功率电路，根据负载大小，调整电信号幅值，从而调整驱动功率等级，进一步控制输入正弦波的频率实现两相步进电机的加速控制、减速控制、匀速控制，使得超声容积探头能够连贯工作，避免了超声容积探头工作时因两相步进电机突然启动导致的震动及其他异常情况，同时，在两相步进电机匀速控制时进行四维扫描，实现两相步进电机旋转同时进行图像扫描，确保了图像的连续性，同时提高了扫描帧率。

技术领域

本发明涉及超声成像设备技术领域，尤其是一种超声容积探头电路及其四维扫描方法。

背景技术

四维超声成像技术可以记录被检测物体的体信息，常被用于妇产科胎儿畸形筛查以及其他相关的检查中，高的扫描帧率能够更好的反应出被测物体的形态实时的变化过程。

超声容积探头主要包括超声换能器、步进电机、机械传动装置等组成，通过控制步进电机的旋转来带动换能器在不同的方向上扫描以获取三维/四维体数据；针对步进电机硬件驱动这一技术领域，传统的步进电机驱动都是由专用的IC实现，目前专用的IC驱动芯片可以做到128甚至更高的细分，充分保障电机运行的平稳，但是大多数专用IC都是采用斩波式的驱动方式来驱动步进电机旋转，这一驱动方式在超声成像技术领域给设计者带来很大的设计困难，因为斩波式驱动步进电机时，会对换能器的超声信号带来极大的干扰，不便于我们获取超声采集到的关键信息；

如专利公开号CN106691507A的中国专利申请中提出的方法，该方法通过设定声头的位置，使电机旋转到指定位置并进行一帧二维图像的扫描，当扫描完毕后再驱动电机旋转到下一个设定位置再进行一帧二维图像的扫描，但是电机旋转和扫描无法同时进行，电机在旋转的这一时间过程中，无法进行二维图像的扫描，很可能会丢失一些关键信号。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种超声容积探头电路，实现驱动两相步进电机旋转同时进行图像扫描，同时提供一种超声容积探头四维扫描方法，实现高扫描帧率，并且无需考虑两相步进电机的噪声干扰问题。

技术方案：本发明提供的超声容积探头电路，包含调节单元，输入单元，传输单元；

所述调节单元用以调节电路输出功率等级，防止由于负载过大导致的电机失步，包含第四运算放大器、第六负反馈电路、第一乘法电路、第二乘法电路、模拟开关、保持电容、输入电阻、过零检测；

模拟开关连接过零检测，模拟开关同时通过保持电容连接输入电阻的一端，输入电阻的另一端通过第六负反馈电路连接第四运算放大器的输出端，第四运算放大器的同相输入端接地，第四运算放大器的输出端连接第一乘法电路的输入端，第四运算放大器的输出端同时连接第二乘法电路的输入端；

模拟开关闭合时，保持电容用以将过零检测触发时，即超声容积探头电路处于高电平时的正弦波电信号相位转化为直流电压信号，输入电阻用于限制保持电容放电，减小电压纹波，第四运算放大器用以接收直流电压信号并进行放大计算，输出放大后直流电压信号，第六负反馈电路用以调节第四运算放大器的增益效果，第一乘法电路及第二乘法电路用以接收放大后直流电压信号并进行计算调节，输出调节后电信号至输入单元；

所述输入单元用以接收调节后电信号及提供基准电压，包含第一运算放大器、第一负反馈电路，第一运算放大器用以接收调节后电信号并将调节后电信号首次放大并输出首次放大后的电信号至传输单元，第一负反馈电路用以调节第一运算放大器的增益效果，第一运算放大器的反相输入端通过第一负反馈电路连接第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的同相输入端接地；

所述传输单元用以接收首次放大后的电信号并进行首次放大后的电信号的传输，包含第二运算放大器、第三运算放大器、第二负反馈电路、第三负反馈电路、第四负反馈电路、第五负反馈电路、功率运算放大器、电阻、电阻电容网络；