一种基于调频连续波超声成像系统及检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110220976A(43)申请公布日2019.09.10(21)申请号201910474069.0(22)申请日2019.06.02(71)申请人朱爱华地址474150河南省南阳市邓州市古城街道办事处新西居委会杨埠口96号(72)发明人胡友德朱爱华(74)专利代理机构厦门致群专利代理事务所(普通合伙)35224代理人刘兆庆(51)Int.Cl.G01N29/06(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种基于调频连续波超声成像系统及检测方法(57)摘要本发明公开了一种基于调频连续波超声成像系统与检测方法，其包括调频连续波产生模块、超声波发送与回波接收模块、信号处理模块及显示模块，所述调频连续波产生模块与所述超声波发送与回波接收模块电连接，所述调频连续波产生模块用于产生一个在时域上频率与时间成线性关系的频率信号，所述超声波发送与回波接收模块用于发送所述调频连续波产生模块产生的调频连续波并接收反馈信号，所述超声波发送与回波接收模块输出端与所述信号处理模块输入端电连接，所述信号处理模块对接收的反馈信号进行处理后在显示模块进行成像。本发明具有无距离盲区、高分辨率和低发射功率的优点，实用过程准确性高，测量准确有效，简单实用。CN110220976ACN110220976A权利要求书1/2页1.一种基于调频连续波超声成像系统，其特征在于：包括调频连续波产生模块、超声波发送与回波接收模块、信号处理模块及显示模块，所述调频连续波产生模块与所述超声波发送与回波接收模块相连，所述调频连续波产生模块用于产生一个在时域上频率与时间成线性关系的频率信号，所述超声波发送与回波接收模块用于发送所述调频连续波产生模块产生的调频连续波并接收反馈信号，所述超声波发送与回波接收模块输出端与所述信号处理模块输入端电连接，所述信号处理模块对接收的反馈信号进行处理后发送给显示模块进行成像。2.如权利要求1所述的一种基于调频连续波超声成像系统，其特征在于：所述调频连续波产生模块包括压控振荡器、数模信号转换器、带隙基准电压单元和微控制单元，所述微控制单元输出端与所述数模信号转换器输入端相连接，所述带隙基准电压单元为所述数模信号转换器提供参考的基准电压，所述数模信号转换器输出端与所述压控振荡器输入端相连接。3.如权利要求1所述的一种基于调频连续波超声成像系统，其特征在于：所述超声波发送与回波接收模块包括功率放大器、换能器和预放大处理电路，所述功率放大器输出端与所述换能器输入端相连接将放大后的信号发送，所述换能器将接收的反馈信号传输给所述预放大处理电路处理。4.如权利要求1所述的一种基于调频连续波超声成像系统，其特征在于：所述所述信号处理模块包括混频器、低通滤波器、FFT快速傅立叶变换器及数字信号处理器，所述混频器输出端与所述低通滤波器输入端相连接，所述FFT快速傅立叶变换器将过滤后的信号进行处理，传输到所述数字信号处理器处理成像，并在所述显示模块进行显示。5.如权利要求2所述的一种基于调频连续波超声成像系统，其特征在于：所述数模信号转换器的输出控制电压采用锯齿波或三角波形式，所述压控振荡器周期性的产生与时间成正比的频率信号。6.如权利要求3所述的一种基于调频连续波超声成像系统，其特征在于：所述换能器采用阵列式换能器。7.如权利要求6所述的一种基于调频连续波超声成像系统，其特征在于：所述换能器为基于压垫微机械超声换能器阵列的超宽带换能器。8.如权利要求5所述的一种基于调频连续波超声成像系统，其特征在于：所述压控振荡器采用线性压控振荡器。9.一种基于调频连续波超声成像的检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、通过调频连续波产生模块产生周期性的线性频率调制的连续波；步骤2、通过功率放大器将调频连续波信号经过功率放大器发送至换能器，将超声波发射出去；步骤3、换能器同时接收回波信号并转化为电压信号后经过预放大处理电路处理后，对调频连续波产生模块中的连续波信号经过混频器进行混频，得到一个差频信号，混频后的信号在频率域上表现为两个信号频率和与频率差，经过低通滤波器处理得到最终有效的下变频率信号，即差频信号；步骤4、对于下变频率信号通过FFT快速傅立叶变换器进行FFT快速傅立叶变换，得到基频信号，用于表征目标物体的距离与性质，再通过信号处理模块及显示模块，最终实现成2CN110220976A权利要求书2/2页像，其中目标物体的距离有频率来体现，而目标物体性质由幅值来体现。10.如权利要求9所述的一种基于调频连续波超声成像的检测方法，其特征在于：锯齿波调制、三角波调制两种方式下，目标物体的距离分别通过公式(1)、(2)进行表征：其中Distance为换能器与探测目标之间的距离，V