Вузли формування та обробки первинних сигналів
Введення
Сучасні УЗ сканери є складними багатофункціональними пристроями. Вони дозволяють виконувати дослідження в реальному масштабі часу в режимі М і режимі В, а також у змішаному режимі - М/В, запам'ятовувати інформацію (режим стоп-кадру, або Freeze), проводити різні перетворення зображення - поворот, інверсію (позитив-негатив), зміна масштабу (Zoom), деякі обчислення геометричних характеристик об'єктів - периметр, площа, коефіцієнт форми (відношення площі до периметру) та ін Найбільш складні сканери мають у своєму арсеналі доплеровській режим, що дозволяє досліджувати та відображати параметри гемодинаміки.
Складність УЗ сканерів в основному залежить від набору датчиків. Найбільш прості сканери мають набір з трьох - чотирьох механічних секторних датчиків, які до цих пір залишаються популярними у користувачів. Більш складні (й дорогі) сканери комплектуються декількома секторними і декількома лінійними або конвексними датчиками. Датчики відрізняються формою, розмірами і частотами. Від робочої частоти датчика залежить його глибина локації, так як від частоти залежить загасання звукових коливань. Ця залежність наведена нижче. br/>
Частота, МГц Глибина локації, мм
3,5 200
5,0 100
7,5 50
Датчики з частотою 3,5 МГц використовуються для обстеження абдомінальної області та серця, 5 МГц - серця; 7,5 МГц - щитовидної залози. Датчики з частотою 10 МГц використовують для офтальмологічних досліджень. Слід зазначити, що В-і М-ехограми в УЗ сканерах отримують за допомогою одних і тих же двомірних датчиків. Для цього, як було сказано вище, в режимі М фіксують положення пьезопреобразователя секторного датчика або апертури лінійного (конвексного). У змішаному режимі для формування М-ехограми реєструють луна-сигнали, приходять з обраного напрямку.
На рис.1 наведена структурна схема універсального УЗ сканера. У ході дослідження можуть використовуватися датчики різних видів (наприклад, секторний і лінійний). До апарату підключаються відразу декілька датчиків і вибираються в міру необхідності сенсорами на пульті. Блок управління секторним датчиком здійснює привід електродвигуна, збудження пьезопреобразователя, прийом і попереднє посилення луна-сигналів, прийом сигналів від датчика кутового положення та їх передачу в блок цифрового конвертора зображення. Блок управління лінійним датчиком організовує сканування, фокусування УЗ променя, попереднє посилення і динамічне фокусування луна-сигналів.
Попередньо посилені сигнали від датчиків надходять на вхід загального (основного) підсилювача, в якому здійснюється тимчасова автоматичне регулювання посилення (ВАРУ) і ручне регулювання з пульта керування.
Посилені аналогові луна-сигнали направляються в цифровий конвертор зображення, в якому проводиться їх цифрове перетворення, запис в буферну пам'ять і безліч інших вельми складних перетворень. З конвертора зображення цифрова інформація переписується в екранне ОЗУ.
У блоці управління виводу вона за допомогою ЦАП знову перетвориться в аналоговий сигнал, який подається на модулятор ЕПТ, формуючи зображення.
Мікропроцесорна система (мікроЕОМ) управляє практично всіма блоками, синхронізуючи їх роботу.
В
p> Через їх великої кількості частину функцій вона делегує місцевим МПС - мікроконтролерам, робота яких ініціюється при запуску програми головною МПС, і надалі вони працюють автономно. Наведена структурна схема досить умовна і може бути змінена, наприклад, екранне ОЗУ може бути включено в конвертор зображення тощо
1. Блок управління механічним секторним датчиком
Незважаючи на відносну простоту механічного датчика його блок управління досить складний. Це пояснюється насамперед тим, що датчик є інерційною системою і управляє вплив на двигун не може однозначно визначати кутове положення пьезопреобразователя. Рух обертових частин датчика описується диференціальним рівнянням другого порядку
, (1)
де j - Кут повороту, J - сумарний момент інерції, - коефіцієнт тертя, с - коефіцієнт пружності, М - Момент на валу двигуна (М = к1iвх). Ідеальною була б регулювальна характеристика j = к2М. Щоб до неї наблизитися, застосовують різні коригувальні ланцюжка і негативну зворотний зв'язок по куту.
Структурна схема блоку управління наведена на рис.2. Параметри режиму управління завантажуються в мікроконтролер при запуску програми. Він видає коди керуючого і опорного сигналів на цифро-аналогові перетворювачі ЦАП1 і ЦАП2, які виробляють кілька відрізняються за формою сигнали. Сигнал ЦАП1 апроксимували функцією arctg (t), яка є найбільш оптимальною для динаміки рухомої системи. Датчик кутового положення ДУП, що представляє собою трансформаторний перетворювач, запитивается від джерела змінного струму підвищеної частоти ...
