CN106510755A - 一种超声医疗仪器检测接收信号的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声医疗仪器技术领域，具体公开了一种超声医疗仪器检测接收信号的方法，本发明的优点是，一种超声医疗仪器检测接收信号的方法，其特征在于：包括接收信号的接收探头、FPGA模块、与所述FPGA模块连接的MCU模块；由FPGA模块产生PWM信号，检波整流后与接收的模拟信号的幅度相减，差值的绝对值只要小于一个指定的值，就认为二值相等，此时PWM的脉冲宽度就对应的是接收的模拟信号的幅度；如果差值大于该指定值，就认为二值不等，需要对PWM的脉宽进行调整，直到二值相等。由于省去了价格较高的AD转换芯片，电路成本会较大地下降。

Description

一种超声医疗仪器检测接收信号的方法

技术领域

本发明涉及超声医疗仪器技术领域，特别是指一种超声医疗仪器检测接收信号的方法。

背景技术

传统的医学超声仪器检测接收信号幅度的电路硬件结构如图1所示，由于FPGA/CPLD模块没有内部AD转换模块，接收到的信号经放大电路进行放大后，进入AD转换芯片，AD转换芯片将数字数据输出到FPGA/CPLD模块，FPGA/CPLD模块再进行后续处理，外接的AD转换芯片价格较高，会增加电路的硬件成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种超声医疗仪器检测接收信号的方法，采用了一定量的软件控制和计算，与传统的采用独立AD转换芯片的医学超声仪器相比，在一定程度上节省了成本。

为了实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：一种超声医疗仪器检测接收信号的方法，包括接收信号的接收探头、FPGA/CPLD模块、与所述FPGA/CPLD模块连接的MCU模块；

所述接收探头接收到的信号经放大电路放大后再经过二极管D1、电容C1检波整流，作为减项依次经电阻R1从减法反向放大器U1的反向输入端进入减法反向放大器U1，构成减法器；

所述FPGA/CPLD模块输出的PWM信号，经电阻R3、运算放大器U2构成的检波整流和反向放大电路后，作为被减项经电阻R2进入减法反向放大器U1；

所述减法反向放大器U1的输出端分别连接到U3、U4、U5这三个比较器的反向输入端，而U3、U4、U5这三个比较器的正向输入端分别连接V、-V和0（地）这三个电平，U3、U4、U5三个比较器的输出端则分别连接FPGA/CPLD模块的三个输入端。

其中，减法运算的差值E由U1输出，分别与指定值V和-V在比较器U3和U4进行比较，同时E也与零在U5进行比较，比较器U3、U4及U5将比较的结果分别输入FPGA/CPLD模块，FPGA/CPLD模块对其进行判断。

其中，FPGA/CPLD模块采用如下流程，来完成输出PWM信号的幅度调整，并最终确定对应的输入信号幅度，即：脉冲宽度的初始值为50%的占空率，如果满足0≤E<V或-V<E<0的条件，则停止调整，得出接收信号的幅度，再重新开始下一轮测量；如果不满足上述条件，若E<0，则将占空率提高到75%，否则将占空率减小到25%，再进行判断。每次判断占空率改变的原则是：假定现占空率为Dn，如果E<0，则占空率修改为Dn+1=Dn+50%*(1-Dn)；如果E≥0，则占空率修改为Dn+1=50%*Dn。按照上述原则进行修改，直到满足0≤E<V或-V<E<0这一条件，则得出信号幅度值，本轮调整结束，Dn又回到50%占空率的初始值，开始下一轮测试。

本发明的有益效果在于：采用上述***后，不采用AD转换芯片，由FPGA/CPLD模块产生PWM信号，检波整流后与接收的模拟信号的幅度相减，差值的绝对值只要小于某一个指定的值，就认为二值相等，此时PWM的脉冲宽度就对应的是接收的模拟信号的幅度；如果差值大于该指定值，就认为二值不等，需要对PWM的脉宽进行调整，直到二值相等。由于省去了价格较高的AD转换芯片，电路成本会较大地下降。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对-实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统的医学超声仪器检测接收信号幅度的电路硬件结构图；

图2为本发明的电路硬件结构图；

图3为本发明的FPGA/CPLD模块调整脉冲宽度的软件流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示的一种超声医疗仪器检测接收信号的方法，探头接收到信号，经放大电路放大后，再经电阻R1，与U2构成的检波整流和反向放大器的输出信号经电阻R2后连接在一起，作为U1构成的减法反向放大器的反向输入端，U1的正向输入端接地，反馈电阻R6连接U1的输出端和反向输入端。U1的输出端分别连接到U3、U4、U5这三个比较器的反向输入端，而这三个比较器的正向输入端分别连接V、-V和0（地）这三个电平。三个比较器的输出端则分别连接FPGA/CPLD模块的三个输入端。

由FPGA或CPLD产生PWM信号，检波整流后与接收的模拟信号的幅度相减，差值的绝对值之要小于某一个指定的值，就认为二值相等，此时PWM的脉冲宽度就对应的是接收的模拟信号的幅度；如果差值大于该指定值，就认为二值不等，需要对PWM的脉宽进行调整，直到二值相等。

省去AD转换芯片，采用运算放大器及比较器，并通过FPGA或CPLD控制脉冲宽度并输出PWM信号；PWM信号检波整流后与输入信号幅度在比较器中进行比较；比较结果再输入FPGA或CPLD，去控制PWM信号的脉冲幅度。最终根据符合要求的脉冲宽度得到对应的接收信号幅度值。

判断符合要求的脉冲宽度的方法，即当接收脉冲幅度与PWM检波整流后并发大后的信号的差的绝对值小于某一指定值时，PWM的脉冲宽度就停止调整，此时的脉冲宽度对应的信号幅度就是接收信号的幅度。

FPGA 或CPLD调整PWM的脉冲宽度并最终确定接收信号幅度的软件流程。具体实现过程如下：接收到的信号经放大器放大后再经过D1、C1整流，作为减项经电阻R1进入运放U1构成的减法器，而FPGA或CPLD输出的PWM信号，经运放U2构成的检波整流和反向放大电路后，作为被减项经电阻R2进入U1。减法运算的差值E由U1输出，分别与指定值V和-V在比较器U3和U4进行比较，同时E也与零在U5进行比较，这3个比较器的输出分别进入FPGA或CPLD，FPGA或CPLD对其进行判断，如果0≤E<V或-V<E<0，说明此时减法运算的差值E的绝对值小于指定的差值V，则此时PWM脉冲宽度对应的幅度就是输入信号的实际幅度；否则，继续调整脉冲宽度，直到满足上述条件。将脉冲宽度与信号实际幅度对应起来的方法是：用示波器实测接收信号幅度，再测此时对应的稳定状态的PWM脉冲宽度。由于接收信号幅度与稳定状态的PWM脉冲宽度呈线性关系，就能得出单位脉冲宽度对应的接收信号幅度值AP，如果每次调整后稳定的脉冲宽度为PW，则，接收信号的幅度就是AM=AP*PW。FPGA或CPLD调整脉冲宽度的软件流程如图3所示，这样可以缩短调整时间。具体流程如下：脉冲宽度的初始值为50%的占空率，如果满足0≤E<V或-V<E<0的条件，则停止调整，根据前述的方法，得出接收信号的幅度，再重新开始下一轮测量；如果不满足上述条件，若E<0，则将占空率提高到75%，否则将占空率减小到25%，再进行判断。每次判断占空率改变的原则是：假定现占空率为Dn，如果E<0，则占空率修改为Dn+1=Dn+50%*(1-Dn)；如果E≥0，则占空率修改为Dn+1=50%*Dn。按照上述原则进行修改，直到满足0≤E<V或-V<E<0这一条件，则得出信号幅度值，本轮调整结束，Dn又回到50%占空率的初始值，开始下一轮测试。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种超声医疗仪器检测接收信号的方法，其特征在于：包括接收信号的接收探头、FPGA/CPLD模块、与所述FPGA/CPLD模块连接的MCU模块；

所述接收探头接收到的信号经放大电路放大后再经过二极管D1、电容C1检波整流，作为减项依次经电阻R1从减法反向放大器U1的反向输入端进入减法反向放大器U1，构成减法器；

所述FPGA/CPLD模块输出的PWM信号，经电阻R3、运算放大器U2构成的检波整流和反向放大电路后，作为被减项经电阻R2进入减法反向放大器U1；

所述减法反向放大器U1的输出端分别连接到U3、U4、U5这三个比较器的反向输入端，而U3、U4、U5这三个比较器的正向输入端分别连接V、-V和0这三个电平，U3、U4、U5三个比较器的输出端则分别连接FPGA/CPLD模块的三个输入端。

2.根据权利要求1所述一种超声医疗仪器检测接收信号的方法，其特征在于：减法运算的差值E由U1输出，分别与指定值V和-V在比较器U3和U4进行比较，同时E也与零在U5进行比较，比较器U3、U4及U5将比较的结果分别输入FPGA/CPLD模块，FPGA/CPLD模块对其进行判断。

3.根据权利要求1所述一种超声医疗仪器检测接收信号的方法，其特征在于：FPGA/CPLD模块采用如下流程，来完成输出PWM信号的幅度调整，并最终确定对应的输入信号幅度，即：脉冲宽度的初始值为50％的占空率，如果满足0≤E<V或-V<E<0的条件，则停止调整，得出接收信号的幅度，再重新开始下一轮测量；如果不满足上述条件，若E<0，则将占空率提高到75％，否则将占空率减小到25％，再进行判断。

每次判断占空率改变的原则是：假定现占空率为Dn，如果E<0，则占空率修改为Dn+1＝Dn+50％*(1-Dn)；如果E≥0，则占空率修改为Dn+1＝50％*Dn。

按照上述原则进行修改，直到满足0≤E<V或-V<E<0这一条件，则得出信号幅度值，本轮调整结束，Dn又回到50％占空率的初始值，开始下一轮测试。