一种用于多普勒超声探测的柔性测速装置及其应用.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CN111820946A(43)申请公布日2020.10.27(21)申请号202010582843.2(22)申请日2020.06.23(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人臧剑锋唐瀚川田野康天誉刘盈马笑天(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人李智(51)Int.Cl.A61B8/06(2006.01)G01P5/24(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种用于多普勒超声探测的柔性测速装置及其应用(57)摘要本发明公开了一种用于多普勒超声探测的柔性测速装置及其应用，属于超声测速技术领域，包括超声相控阵列探头、柔性封装层和探头驱动电路；柔性封装层包裹于超声相控阵列探头；超声相控阵列探头由多个超声波换能单元呈阵列式构成；探头驱动电路通过时序控制改变超声相控阵列探头中多个超声波换能单元的发射频率，使多个所述超声波换能单元激发的超声波叠加形成新的超声波束，并将超声波束聚焦于待测流体位置；超声相控阵列探头收集反射的超声波，以获得用于测速的频率数据。本发明可以对超声波聚焦位置进行调控，并且通过阵列映射变换得到频率改变信息并基于柔性超声阵列对生物血液流速进行测量，具有较好的舒适度和较大的贴附角度自由度。CN111820946ACN111820946A权利要求书1/1页1.一种用于多普勒超声探测的柔性测速装置，其特征在于，包括：超声相控阵列探头、柔性封装层(1)和探头驱动电路；所述超声相控阵列探头包括多个超声波换能单元(2)，多个所述超声波换能单元(2)呈阵列式设置于所述柔性封装层(1)内；所述柔性封装层(1)用于贴附于待测物体的表面；所述探头驱动电路通过时序控制改变所述超声相控阵列探头中多个所述超声波换能单元(2)的发射频率，以使多个所述超声波换能单元(2)激发的超声波叠加形成新的超声波束，并将所述超声波束聚焦于待测流体位置；所述超声相控阵列探头用于收集反射的超声波，以获得用于测速的频率数据。2.根据权利要求1所述的一种用于多普勒超声探测的柔性测速装置，其特征在于：还包括数据处理模块，所述数据处理模块用于接收所述测速的数据，根据映射变化得到多普勒频移并计算所述待测流体的流速。3.根据权利要求1所述的一种用于多普勒超声探测的柔性测速装置，其特征在于：还包括贴附层(3)，所述贴附层(3)贴合于所述柔性封装层(2)的外表面设置；所述贴附层(3)用于贴附于生物体表面。4.根据权利要求3所述的一种用于多普勒超声探测的柔性测速装置，其特征在于：所述贴附层(3)为声阻抗介于所述柔性封装层(1)和所述生物体表面的柔性材料。5.根据权利要求4所述的一种用于多普勒超声探测的柔性测速装置，其特征在于：所述贴附层(3)的厚度为超声波在所述贴附层(3)中波长的四分之一的奇数倍。6.根据权利要求1所述的一种用于多普勒超声探测的柔性测速装置，其特征在于：所述柔性封装层(1)的材料为柔性聚合物或水凝胶。7.根据权利要求1所述的一种用于多普勒超声探测的柔性测速装置，其特征在于：所述超声波换能单元(2)为压电晶体、压电聚合物或复合压电材料构成的超声探头。8.一种权利要求1所述的用于多普勒超声探测的柔性测速装置在测量管道中流体流速的应用。9.一种权利要求1-7所述的用于多普勒超声探测的柔性测速装置在测量血管中血液流速的应用。2CN111820946A说明书1/5页一种用于多普勒超声探测的柔性测速装置及其应用技术领域[0001]本发明属于超声测速技术领域，更具体地，涉及一种用于多普勒超声探测的柔性测速装置及其应用。背景技术[0002]传统的测流速的方法包括：注入示踪法，将某些示踪物质(如荧光物质、染料等)注入待检测管道内，然后测其移动的频率；电磁流量计发，在管道的垂直方向加磁场，当管道中有流体通过时，产生感应电动势，从而求出流体速度。但由于传统方法的空间方便率低，操作复杂，需要进行有损测量。[0003]随着现代科学技术的不断发展，在流体测速方法上出现了许多高分辨率、无损、快速的测量方法，其中超声多普勒方法被广泛应用于流体测速领域。超声多普勒方法中，超声多普勒探头是超声多普勒设备的超声波发射与接收装置，用于在工作中发射与接收超声波，通过多普勒音频分析来探测目标物体的运动速度。为了适用于不同场景的超声多普勒探测需求，需要通过提高超声探头与被测物体的耦合效果，减小能量损失，提高探测效果。[0004]现有技术通过改进超声多普勒探头的内部结构，提高超声多普勒探头与被测目标在不同角度时的耦合效果与减小了反射的声场能量，使得声场的入射效率有所提高。但是受制于使用单个探头在进行多普勒超声探测时，必须转动探头角度与被测目标的