CN111090070B - 状态控制***及其状态检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了状态控制***及其状态检测装置。状态检测装置应用于磁共振设备；磁共振设备还包括：射频线圈和状态驱动装置；射频线圈包括：线圈单元和收发开关，线圈单元和收发开关均设有开关组件；状态检测装置包括：短路保护支路、第一负载支路和短路检测支路；短路保护支路连接于状态驱动装置的断开电源与第一电源输送支路之间，第一负载支路的一端与第一电源输送支路连接，第一负载支路的另一端接地；短路检测支路用于在状态驱动装置控制开关组件从闭合状态切换为断开状态的情况下，根据负载支路中一节点的电位或电流判断开关组件的状态信息。从而，实现了对线圈单元和开关组件的开关组件的关断状态的检测。

Description

状态控制***及其状态检测装置

技术领域

本发明涉及医学成像技术领域，特别涉及状态控制***及其状态检测装置。

背景技术

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是现代医学影像中主要的成像方式之一。MRI***主要由磁体***、梯度***、射频***和扫描计算机等***组成。其中，射频***包括：射频线圈、用于控制射频线圈的收发状态的收发状态控制器和T/R开关(收发开关)。

收发状态控制器根据临床扫描、***校准和故障诊断的不同工作模式，确保射频发射线圈、T/R开关和射频接收线圈的二极管组件或PIN管在发射态和接收态条件下的正确断开与导通，实现对射频发射线圈和射频接收线圈进行调谐与失谐的精准控制。

如果在各种扫描模式中，射频线圈和T/R开关内置的二极管组件不能根据射频发射和接收状态的变换而被正确地设置为断开和导通，则会出现由于射频放大器输出的大功率射频能量损毁射频线圈或T/R开关中内置的二极管组件的现象，或由于射频线圈或T/R开关中内置的二极管组件没有被充分地设置为断开和导通，出现MRI图像信噪比下降的现象。

发明内容

本发明提供状态控制***及其状态检测装置，实现对射频线圈的工作状态切换后的状态检测，进而确保在射频发射状态下射频线圈和T/R开关的安全，以及在接收状态下射频线圈能获取正常信噪比的磁共振信号。

具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

第一方面，提供一种状态检测装置，应用于磁共振设备；所述磁共振设备包括：射频线圈和状态驱动装置；所述射频线圈包括：线圈单元和与所述线圈单元对应连接的收发开关，所述线圈单元和所述收发开关均设有开关组件；所述状态驱动装置包括：断开电源和第一电源输送支路；所述第一电源输送支路用于将所述断开电源输出的正电源输入至所述线圈单元或所述收发开关的开关组件的阴极，以使所述开关组件从闭合状态切换为断开状态；

所述状态检测装置包括：

短路保护支路，所述短路保护支路的一端与所述断开电源连接、另一端与所述第一电源输送支路的输入端连接；

第一负载支路，所述负载支路的一端与所述第一电源输送支路的输入端连接、另一端接地；

短路检测支路，所述短路检测支路用于在所述开关组件从所述闭合状态切换为所述断开状态的情况下，根据所述第一负载支路中一节点的电位或电流判断所述开关组件的状态信息。

可选地，所述第一负载支路包括至少两个串联的采样电阻；

所述短路检测支路具体用于采集所述第一负载支路中任意两个采样电阻之间的电位，并在所述电位大于电位阈值的情况下判断所述开关组件为短路状态；或，所述短路检测支路用于采集所述第一负载支路中任意两个采样电阻之间的电流，并在所述电流大于电流阈值的情况下判断所述开关组件为短路状态。

可选地，所述状态检测装置还包括：阈值提供支路；

所述短路检测支路包括：比较器和判决器；

所述比较器的一个输入端连接于所述任意两个采样电阻之间，所述比较器的另一端输入端与阈值提供支路连接，所述比较器的输出端与所述判决器连接。

可选地，所述阈值提供支路包括：比较电源和第二负载支路；

所述第二负载支路的一端与所述比较电源连接，所述第二负载支路的另一端接地；

所述比较器的另一端输入端连接于所述第二负载支路中任意两个比较电阻之间。

可选地，所述状态驱动装置还包括：导通电源和第二电源输送支路；所述第二电源输送支路用于将所述导通电源输出的负电源输入至所述线圈单元或所述收发开关的开关组件的阴极，以使所述开关组件从断开状态切换为闭合状态；

所述状态检测装置还包括：

第三负载支路，所述第三负载支路的一端与所述第二电源输送支路的输出端连接、另一端与所述开关组件的阴极连接；

断路判断支路，所述断路判断支路用于在所述开关组件从所述断开状态切换为所述闭合状态的情况下，根据所述第三负载支路两端的电压或流经所述第三负载支路的电流判断所述开关组件的状态信息。

可选地，所述断路判断支路包括：

放大器，连接在所述第三负载支路的两端，用于放大所述第三负载支路两端的电压；

模数转换器，与所述放大器的输出端连接，用于将经放大的电压转换为状态采样数据；

判决器，用于根据所述状态采样数据判断所述开关组件是否为断路状态。

可选地，所述状态检测装置还包括：滤波器；

所述第一电源输送支路通过所述滤波器将所述正电源输入至所述开关组件的阴极；

和/或，所述第二电源输送支路通过所述滤波器将所述负电源输入至所述开关组件的阴极。

可选地，所述状态检测装置还包括：电容；

所述电容的一端与所述短路保护支路的一端连接，所述电容的另一端与所述短路保护支路的另一端连接。

第二方面，提供一种状态控制***，所述状态控制***包括状态驱动装置和第一方面任意一项所述的状态检测装置；

所述状态驱动装置与所述状态检测装置电连接；

在所述状态驱动装置切换所述开关组件的状态后，所述状态检测装置用于检测所述开关组件的状态信息。

可选地，所述磁共振设备还包括：谱仪和射频放大器；

所述状态检测装置还用于将所述状态信息发送至所述谱仪，以使所述谱仪根据所述状态信息控制所述射频放大器停止输出射频信号至所述射频线圈。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

实现了对线圈单元和开关组件的开关组件的关断状态的检测，从而确定射频线圈的工作状态是否被正确设置，避免了因射频线圈的工作状态设置错误导致的元件被损毁的现象，及MRI图像信噪比下降的现象。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明一示例性实施例示出的一种射频***的结构示意图；

图2是本发明一示例性实施例示出的一种状态驱动装置的示意图；

图3是本发明一示例性实施例示出的一种状态检测装置的示意图，包括状态驱动装置；

图4a是接收态下T/R开关的开关组件被正确切换为断开状态的图3的等效电路图；

图4b是接收态下T/R开关的开关组件未被正确切换为断开状态的图3的等效电路图；

图5是本发明一示例性实施例示出的另一种状态检测装置的示意图，包括状态驱动装置。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

磁共振设备包括磁体***、梯度***、射频***。图1是本发明一示例性实施例示出的射频***的结构示意图，射频***包括射频发射子***和信号接收子***构成。射频发射子***包括：射频信号产生模块11、射频放大器12和射频发射线圈13。射频信号产生模块11产生射频激励信号；射频放大器12用于将射频激励信号放大后输出大功率射频脉冲电流给射频发射线圈13，以使射频发射线圈13产生用于激励磁共振现象的均匀射频场。信号接收子***包括射频接收线圈14和信号处理器15。射频接收线圈14用于接收来自被测体共振产生的自由感应衰减信号或回波信号；信号处理器15用于对回波信号进行分析处理。

按照功能可将射频线圈分为射频发射线圈和射频接收线圈。在实际应用中，可使用不同的线圈分别实现射频发射或射频接收的功能，也可通过共用线圈来实现射频发射与射频接收功能。其中，射频线圈包括多个线圈单元和多个收发开关(T/R开关)，每个线圈单元与一个收发开关对应连接。每个线圈单元都可独立感应出自由感应衰减信号或回波信号，用于通过图像重建组合，形成明暗均匀的医学图像。线圈单元和T/R开关均内置有开关组件。开关组件可以包括一个独立的二极管，也可以包括多个并联的二极管。二极管可以是普通二极管，也可以是PIN管(具有本征层的二极管)。

在扫描成像期间，需要切换射频线圈的工作状态，使射频线圈在发射态与接收态之间切换，也即实现对射频发射线圈和射频接收线圈进行调谐与失谐的控制。为了实现上述发射态与接收态之间的状态切换控制，磁共振设备还设有射频线圈的状态驱动装置，状态驱动装置通过控制线圈单元的开关组件和/或T/R开关的开关组件在断开状态与闭合状态之间的切换，来控制射频线圈的收/发状态。

下面以使用射频收发共用线圈执行射频发射，射频接收线圈执行射频接收的扫描模式为例，对线圈单元及与其连接的T/R开关的开关组件的通断状态进行说明：

在发射态下，状态驱动装置将T/R开关的开关组件设置为导通状态，使得射频放大器的大功率输出能量能够被馈入到射频收发共用线圈，同时切断射频接收回路；状态驱动装置将射频收发共用线圈的开关组件设置为导通状态，使得射频收发共用线圈本身形成闭合谐振回路，在射频放大器输出的大功率闭合电流作用下产生所需频率的B1射频场；状态驱动装置将射频接收线圈的各个线圈接收单元的开关组件设置为导通状态，额外的容性器件或感性器件被接入并联谐振器，使得本应该产生与射频发射频率相同谐振频率的并联谐振器由于并联接入额外的容性器件或感性器件而被失谐。

在接收态下，状态驱动装置将T/R开关的开关组件设置为断开状态，切断射频发射回路；状态驱动装置将射频收发共用线圈的开关组件设置为断开状态，使得射频收发共用线圈本身形成的谐振回路断开而失谐；状态驱动装置将射频接收线圈各个线圈接收单元的开关组件设置为断开状态，并联谐振器中额外的容性器件或感性器件被旁路，使得各个线圈接收单元中并联谐振器的谐振频率与磁共振信号的频率相同，从而接收磁共振信号。

下面以使用共用线圈既执行射频发射，又执行射频接收的扫描模式为例，对线圈单元及与其连接的T/R开关的开关组件的通断状态进行说明：

在发射态下，状态驱动装置将T/R开关的开关组件设置为闭合状态，使得射频放大器的大功率输出能量能够被馈入到射频收发共用线圈，同时切断射频接收回路；状态驱动装置将射频收发共用线圈的开关组件设置为导通状态，使得射频收发共用线圈本身形成闭合谐振回路，在射频放大器输出的大功率闭合电流作用下产生所需频率的B1射频场；如果在此模式下，已经接入射频接收线圈，则需要将射频接收线圈的各个线圈接收单元的开关组件设置为导通状态，额外的容性器件或感性器件被接入射频接收线圈的并联谐振器，使得本应该产生与射频发射频率相同谐振频率的各个线圈接收单元并联谐振器由于并联接入额外的容性器件或感性器件而被失谐；

在接收态中，状态驱动装置将T/R开关的开关组件设置为断开状态，切断射频发射回路，同时将射频收发共用线圈接入射频接收回路；状态驱动装置将射频收发共用线圈的开关组件设置为导通状态，使得射频收发共用线圈本身形成闭合谐振回路，接收磁共振信号；如果在此模式下，已经接入射频接收线圈，则需要将射频接收线圈的各个线圈接收单元的开关组件设置为导通状态，额外的容性器件或感性器件被接入并联谐振器，使得各个线圈接收单元的并联谐振频率与磁共振信号的频率不一致而失谐。

在非扫描期间，状态驱动装置可将所有线圈单元和T/R开关的开关组件均设置为断开状态，达到节能效果。

需要说明的是，一个状态驱动装置控制一个线圈单元(或T/R开关)的开关组件。若要实现对多个线圈单元和T/R开关的状态进行控制，需要针对每个线圈单元和每个T/R开关均设置一个状态驱动装置。

图2是本发明一示例性实施例示出的一种状态驱动装置的示意图，状态驱动装置包括：断开电源V+、第一电源输送支路21、导通电源V-、第二电源输送支路22和控制支路23。在扫描成像期间，线圈单元的发射态、接收态由谱仪输出的射频信号RF_Gate的高低电平决定。控制支路23用于根据RF_Gate的高低电平控制第一电源输送支路21将断开电源V+输出的正电源输入至开关组件10的阴极，或控制第二电源输送支路21将导通电源V-输出的负电源输入至开关组件10的阴极，以实现开关组件的断开状态与闭合状态的切换。

在一个例子中，图2示出的第一电平转换器和第二电平转换器可以但不限于采用光耦式电平转换器。

在另一个例子中，可以采用其他开关组件代替第一电源输送支路中的PMOS和/或第二电源输送支路中的NMOS。其他开关组件可以但不限于是三极管。

如果在各种扫描模式中，线圈单元和T/R开关内置的开关组件不能根据射频发射和接收状态的变换而被正确地设置为断开和闭合，则会出现由于射频放大器输出的大功率射频能量损毁线圈单元或T/R开关中内置的开关组件的现象，或由于线圈单元或T/R开关中内置的开关组件没有被充分地设置为断开和导通，出现MRI图像信噪比下降的现象。

本发明实施例还提供一种状态检测装置，以检测状态驱动装置是否将开关组件正确的设置为断开或闭合状态。该状态检测装置包括：短路检测电路和断路检测电路。短路检测电路用于在状态驱动装置控制开关组件从闭合状态切换为断开状态的情况下，检测开关组件是否被正确切换为断开状态，也即开关组件是否为短路状态。断路检测电路用于在状态驱动装置控制开关组件从断开状态切换为闭合状态的情况下，检测开关组件是否被正确切换为闭合状态，也即开关组件是否为断路状态。

状态检测装置实现了对线圈单元和开关组件的开关组件的关断状态的检测，可确保射频线圈的工作状态被正确设置，确保在射频发送状态下射频发射线圈、射频接收线圈和T/R开关等各类元件的安全，以及在射频接收状态下获取正常信噪比的磁共振信号。

图3示出了本发明一示例性实施例的一种状态驱动装置和状态检测装置的示意图。状态检测装置的短路检测电路包括：短路保护支路31、第一负载支路32和短路检测支路33。短路保护支路31的一端与断开电源V+连接，短路保护支路31的另一端分别与第一电源输送支路21的输入端211和第一负载支路32的一端连接，第一负载支路32的另一端接地，第一电源输送支路21的输出端212与开关组件的阴极连接。

在RF-Gate信号为高电平的情况下，第一电源输送支路22将断开电源V+输出的正电源通过输入至开关组件的阴极，以使开关组件从闭合状态切换为断开状态。短路检测支路33用于在开关组件状态切换后，采集第一负载支路32上某节点的电位，并根据电位判断开关组件是否为短路状态，也即开关组件是否被状态驱动装置设置为断开状态。

具体的，短路检测支路33将采集得到的电位与电位阈值进行比较，若采集的电位大于电位阈值，说明开关组件未被正确切换为断开状态，开关组件的通断异常，这是因为：若开关组件被正确切换，图3的等效电路如图4a所示；若开关组件未被正确切换，开关组件10为闭合状态，将第一电源输送支路上的电路电阻等效为R’，图3的等效电路如图4b所示，图4b中的第一负载支路上的电位要大于图4a中的第一负载支路上的电位，从而若采集的电位大于电位阈值，则判断开关组件为短路状态；否则开关组件为正常状态。

在另一个实施例中，短路检测支路33采集第一负载支路32上的电流，并根据电流判断开关组件是否为短路状态。具体的，短路检测支路33将采样得到的电流与电流阈值进行比较，若电流大于电流阈值，则判断开关组件为短路状态；否则开关组件为正常状态。

在另一个实施例中，若短路检测支路33判断开关组件为短路状态，说明开关组件的状态未被正确切换，状态检测装置还用于将该开关组件的状态信息发送至谱仪，以使谱仪控制射频放大器停止输出射频信号至射频线圈，对元器件起到保护作用。

为了避开RF-Gate信号由低电平向高电平转换的不稳定态，保证短路检测支路33采集的电压(或电流)采样的可靠性，自RF-Gate信号转换为高电平起，延迟采样延迟时间后，方可进行短路检测，也即将延迟时间之后采集的电压(或电流)与阈值进行比较。其中，采样延迟时间可以在100us～110us范围内取值，例如采样延迟时间若为100us，则自RF-Gate信号转换为高电平起，将延迟100us后采集的电压(或电流)与阈值进行比较。

参见图3，状态检测装置的断路检测电路包括：第二负载支路34和断路判断支路35；第二负载支路34的一端与第二电源输送支路22的输出端221连接，第二负载支路34的另一端与开关组件10的阴极连接，第二电源输送支路22的输入端222与导通电源V-连接。

在RF-Gate信号为低电平的情况下，第二电源输送支路22将导通电源V-输出的负电源通过输入至开关组件的阴极，以使开关组件从断开状态切换为闭合状态。断路判断支路用于在开关组件状态切换后，采集第二负载支路34两端的电压或流经第二负载支路34的电流并判断开关组件是否为断路状态。

在另一个实施例中，若断路判断支路35判断开关组件为断路状态，说明开关组件的状态未被正确切换，状态检测装置还用于将该开关组件的状态信息发送至谱仪，以使谱仪控制射频放大器停止输出射频信号至射频线圈，对元器件起到保护作用。

为了避开RF-Gate信号由高电平向低电平转换的不稳定态，保证断路判断支路35采集的电压(或电流)采样的可靠性，自RF-Gate信号转换为低电平起，延迟采样延迟时间后，方可进行断路检测，也即将采样延迟时间之后采集的电压(或电流)与阈值进行比较。其中，采样延迟时间可以在100usˉ110us范围内取值，例如采样延迟时间若为100us，则自RF-Gate信号转换为高电平起，将延迟100us后采集的电压(或电流)与阈值进行比较。

在图3示出的状态检测装置的结构示意图的基础上，图5示出了本发明一示例性实施例的另一种状态检测装置的结构示意图。参见图5，短路保护支路31包括一个阻值较大的电阻R1。第一负载支路32包括至少一个采样电阻，支路上电阻的数量可根据实际需求自行设置，不限于图5示出的两个采样电阻R2和R3。可选地，电阻R1的阻值范围可以设置为1KΩ～5KΩ，即使开关组件发生短路故障，也可以有效地减小短路电流，防止线圈单元和T/R开关内置的开关组件的失谐驱动电路烧毁，且不会影响失谐/调谐转换时间。

短路检测支路33包括比较器，用于将采样得到的电位与电位阈值进行比较，以判断开关组件的状态。

其中，电位阈值可通过阈值提供支路提供，阈值提供支路包括：比较电源Va+和第三负载支路，第三负载支路的一端与比较电源Va+连接，另一端接地。第三负载支路包括至少一个比较电阻，其中比较电阻的数量可根据实际需求自行设置，不限于图5示出的2个比较电阻R4和R5。图5中，比较器的一个输入端连接于采样电阻R2和采样电阻R3之间，比较器的另一端输入端连接于比较电阻R4和比较电阻R5之间。比较器的输出端可与下文提及的判决器连接，判决器通过判断比较器输出的高低电平来判断开关组件的短路状态。可选地，R2～R5的阻值可在1Ωˉ10KΩ范围内选取。可以理解的，电压(电流)阈值与比较电源Va+、比较电阻有关。以电压阈值为例，需要设置比较电源Va+输出的电压值、比较电阻R4和R5的阻值，以使非短路状态时，R3两端的电压小于等于R5两端的电压，R5两端的电压即为电压阈值。

参见图5，第二负载支路34包括电阻R6。断路判断支路包括：放大器A、模数转换器(A/D转换器)和判决器。放大器的两个输入端连接在电阻R6的两端，用于放大电阻R6两端的电压；模数转换器与放大器的输出端连接，用于将经放大的电压(或电流)转换为状态采样数据；判决器，用于根据状态采样数据判断开关组件是否为断路状态。具体的，判决器通过将采集得到的电压(或电流)与阈值进行比较来判断开关组件的状态。可选地，R6的阻值可在1Ωˉ10KΩ范围内选取。

假设一路状态驱动控制T/R开关的开关组件，下面结合图5，对该状态驱动装置和状态检测装置的工作原理作进一步说明：

在RF-Gate信号为高电平的情况下，T/D控制器输出低电平信号，使得第一电平转换器和第二电平转换器均输出V-电压，驱动NMOS管断开、PMOS管导通，从而将负电源V+施加到开关组件的阴极，以控制该T/R开关的开关组件处于断开状态。

在开关组件的状态切换后，状态检测装置检测该开关组件是否正确被正确切换：若电压采样电路中的采样电阻R3两端电压高于比较电阻R5两端的电压(阈值)，则比较器输出的电平由高电平翻转为低电平，判决器判断出该开关组件未被正确切换为断开状态，T/R开关出现短路故障。

在射频信号为低电平的情况下，T/D控制器输出高电平信号，使得第一电平转换器和第二电平转换器均输出V+电压，驱动NMOS管导通、PMOS管断开，从而将负电源V-施加到开关组件的阴极，以控制T/R开关的开关组件处于闭合状态。

在开关组件的状态切换后，状态检测装置检测该开关组件是否正确被正确切换：若A/D转换器采集的电压(或电流)小于断路阈值，则判决器判断出该开关组件未被正确切换为闭合状态，T/R开关出现断路故障。

本实施例中，采用复合式的线圈状态检测，通过基于电压(或电流)采样的A/D转换器采样方式，实现线圈单元和T/R开关内置的开关组件的断路检测；通过基于电压采样的比较器采样方式，实现线圈单元和T/R开关内置开关组件的短路检测。

在另一个例子中，短路保护支路还包括：电容。电容的一端与短路保护支路的一端连接，电容的另一端与短路保护支路的另一端连接。在短路保护支路的两端并行接入用于调谐/失谐转换时间抑制的电容，可以减小在线圈单元和T/R开关的二极管发生短路时，二极管反向关断驱动主回路的短路电流，确保状态驱动装置的驱动主回路的PMOS等器件不被损坏，同时还不影响谐调与失谐的转换时间，确保快速扫描序列的临床扫描应用。可选地，电容的容值可在10uF～33uF范围内选取。

在另一个例子中，线圈状态检测装置还包括：带阻滤波器。带阻滤波器的一端与开关组件的阴极连接，带阻滤波器的另一端与第一电源输送支路的输出端、第二电源输送支路的输出端连接。带阻滤波器用于在射频发射态期间阻止射频发射脉冲对射频发射线圈和T/R开关的开关组件产生射频干扰，一方面确保开关组件在射频发射态期间的可靠关断，另一方面避免检测出错，出现误报现象。

在另一个例子中，可以采用截止频率不大于

的低通滤波器或频率为f₀的陷波器替代带阻滤波器。

在另一个例子中，状态检测装置还包括报警器，用于在断路检测支路判断开关组件为断路状态或短路检测支路判断开关组件为短路状态时，发出报警提示并显示给用户。另外，若报警器发出报警提示，磁共振设备还可以停止扫描，关断射频放大器。

以下结合图5，通过具体实例，对状态驱动装置和状态检测装置分别控制、检测射频发射线圈和T/R开关的具体过程进一步说明：

针对射频发射线圈的一个例子：在磁共振成像***的射频发射过程中，T/D控制器输出高电平信号，两个电平转换器均输出正电压数值的V+，从而型号为IRF540的NMOS导通，型号为IRF9540的PMOS关断，导通电源经负电压型的恒流源输出6A电流经NMOS管、1Ω采样电阻R6，中心频率为63.86MHz阻带带宽为1MHz阻带抑制为50dB的阻带滤波器，反向流入射频发射线圈的内置二极管的负极，使二极管导通，射频发射线圈谐振，射频接收回路关断，磁共振成像***进入射频发送状态，亦即TX态。在TX态过程中，若ADC采集数据由正常的3.6V降低至断路阈值3V，则判决器判断出射频发射线圈出现断路故障，***停止扫描，关断射频放大器，向用户显示射频发射线圈断路报警信息。

针对射频发射线圈的一个例子：在接收态下，T/D控制器输出低电平信号，两个电平转换器均输出负电压数值的V-，从而型号为IRF540的NMOS关断，型号为IRF9540的PMOS导通，+54V的二极管关断电源V+经2KΩ的短路保护电阻R1、PMOS、1Ω的采样电阻R6、中心频率为63.86MHz阻带带宽为1MHz阻带抑制为50dB的阻带滤波器，施加到射频发射线圈内置二极管的负极，使二极管关断，射频发射线圈失谐，射频接收回路闭合，磁共振成像***进入射频接收状态，亦即RX态。在RX态过程中，若电压采样电路中的采样电阻R3两端的电压高于比较电阻R5两端的电压，则比较器输出电平由高电平翻转为低电平，由此判决器判断出射频发射线圈出现短路故障，***停止扫描，关断射频放大器，报警器向用户显示射频发射线圈短路报警提示。特别地，由于本发明实施例的射频发射线圈的失谐驱动回路中设计有2KΩ的短路保护电阻R1，使得短路电流小至27mA，即使发生短路故障，也不会出现失谐驱动回路烧毁的现象；同时，在2KΩ的短路保护电阻R两端并行接入一个22uF的用于调谐/失谐转换时间抑制的电容，使得射频发射线圈从谐振状态到失谐状态转换时间由未并行接入用于调谐/失谐转换时间抑制的电容前的100us降低到并行接入后的35us，可以满足快速序列的扫描时序要求。

针对T/R开关的一个例子：在磁共振成像***的射频发射过程中，T/D控制器输出高电平信号，此时，两个电平转换器均输出正电压数值的V+，从而型号为IRF540的NMOS导通，型号为IRF9540的PMOS关断，导通电源经负电压型的恒流源输出的1.2A电流经NMOS管、1Ω采样电阻R6，中心频率为63.86MHz阻带带宽为1MHz阻带抑制为50dB的阻带滤波器，反向流入T/R开关内置二极管的负极端，使二极管导通，射频发射线圈谐振，射频接收回路关断，磁共振成像***进入射频发送状态，亦即TX态。在TX态过程中，若ADC采集数据ADC_Data由正常的3.6V降低至断路阈值3V，则判决器判断出射频发射线圈出现断路故障，***停止扫描，关断射频放大器，报警器向用户显示射频发射线圈断路报警提示。

针对T/R开关的一个例子，在磁共振成像***的射频接收过程中，T/D控制器输出低电平信号，此时，两个电平转换器均输出负电压数值的V-，从而型号为IRF540的NMOS关断，型号为IRF9540的PMOS导通，+54V的二极管关断电源V+经2KΩ的短路保护电阻R1、PMOS、1Ω的采样电阻R6、中心频率为63.86MHz阻带带宽为1MHz阻带抑制为50dB的阻带滤波器，施加到T/R开关内置二极管的负极端，使二极管关断，射频发射线圈失谐，射频接收回路闭合，磁共振成像***进入射频接收状态，亦即RX态。在RX态过程中，若电压采样电路中的采样电阻R3两端电压高于比较电阻R5两端电压，则比较器输出电平由高电平翻转为低电平，由此线圈状态控制与状态判决模块中的线圈回路状态判决器判断出射频发射线圈出现短路故障，***停止扫描，关断射频放大器，向用户显示射频发射线圈短路报警信息。特别地，由于本发明实施例的射频发射线圈的失谐驱动回路中设计有2KΩ的短路保护电阻R1，使得短路电流小至27mA，即使发生短路故障，也不会出现失谐驱动回路烧毁的现象；同时，在2KΩ的短路保护电阻R1两端并行接入一个22uF的用于调谐/失谐转换时间抑制的电容，使得射频发射线圈从谐振状态到失谐状态转换时间由未并行接入用于调谐/失谐转换时间抑制的电容前的100us降低到并行接入后的32us，可以满足快速序列的扫描时序要求。

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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种状态检测装置，其特征在于，应用于磁共振设备；所述磁共振设备包括：射频线圈和状态驱动装置；所述射频线圈包括：线圈单元和与所述线圈单元对应连接的收发开关，所述线圈单元和所述收发开关均设有开关组件；所述状态驱动装置包括：断开电源和第一电源输送支路；所述第一电源输送支路用于将所述断开电源输出的正电源输入至所述线圈单元或所述收发开关的开关组件的阴极，以使所述开关组件从闭合状态切换为断开状态；

所述状态检测装置包括：

短路保护支路，所述短路保护支路的一端与所述断开电源连接、另一端与所述第一电源输送支路的输入端连接；

第一负载支路，所述负载支路的一端与所述第一电源输送支路的输入端连接、另一端接地；

短路检测支路，所述短路检测支路用于在所述开关组件从所述闭合状态切换为所述断开状态的情况下，根据所述第一负载支路中一节点的电位或电流判断所述开关组件的状态信息；

其中，所述第一负载支路包括至少两个串联的采样电阻；

所述短路检测支路具体用于采集所述第一负载支路中任意两个采样电阻之间的电位，并在所述电位大于电位阈值的情况下判断所述开关组件为短路状态；或，所述短路检测支路用于采集所述第一负载支路中任意两个采样电阻之间的电流，并在所述电流大于电流阈值的情况下判断所述开关组件为短路状态。

2.如权利要求1所述的状态检测装置，其特征在于，所述状态检测装置还包括：阈值提供支路；

所述短路检测支路包括：比较器和判决器；

所述比较器的一个输入端连接于所述任意两个采样电阻之间，所述比较器的另一端输入端与阈值提供支路连接，所述比较器的输出端与所述判决器连接。

3.如权利要求2所述的状态检测装置，其特征在于，所述阈值提供支路包括：比较电源和第二负载支路；

所述第二负载支路的一端与所述比较电源连接，所述第二负载支路的另一端接地；

所述比较器的另一端输入端连接于所述第二负载支路中任意两个比较电阻之间。

4.如权利要求1所述的状态检测装置，其特征在于，所述状态驱动装置还包括：导通电源和第二电源输送支路；所述第二电源输送支路用于将所述导通电源输出的负电源输入至所述线圈单元或所述收发开关的开关组件的阴极，以使所述开关组件从断开状态切换为闭合状态；

所述状态检测装置还包括：

第三负载支路，所述第三负载支路的一端与所述第二电源输送支路的输出端连接、另一端与所述开关组件的阴极连接；

断路判断支路，所述断路判断支路用于在所述开关组件从所述断开状态切换为所述闭合状态的情况下，根据所述第三负载支路两端的电压或流经所述第三负载支路的电流判断所述开关组件的状态信息。

5.如权利要求4所述的状态检测装置，其特征在于，所述断路判断支路包括：

放大器，连接在所述第三负载支路的两端，用于放大所述第三负载支路两端的电压；

模数转换器，与所述放大器的输出端连接，用于将经放大的电压转换为状态采样数据；

判决器，用于根据所述状态采样数据判断所述开关组件是否为断路状态。

6.如权利要求4所述的状态检测装置，其特征在于，所述状态检测装置还包括：滤波器；

所述第一电源输送支路通过所述滤波器将所述正电源输入至所述开关组件的阴极；

和/或，所述第二电源输送支路通过所述滤波器将所述负电源输入至所述开关组件的阴极。

7.如权利要求1-6任意一项所述的状态检测装置，其特征在于，所述状态检测装置还包括：电容；

所述电容的一端与所述短路保护支路的一端连接，所述电容的另一端与所述短路保护支路的另一端连接。

8.一种状态控制***，其特征在于，所述状态控制***包括状态驱动装置和如权利要求1-7中任意一项所述的状态检测装置；

所述状态驱动装置与所述状态检测装置电连接；

在所述状态驱动装置切换所述开关组件的状态后，所述状态检测装置用于检测所述开关组件的状态信息。

9.如权利要求8所述的状态控制***，其特征在于，所述磁共振设备还包括：谱仪和射频放大器；

所述状态检测装置还用于将所述状态信息发送至所述谱仪，以使所述谱仪根据所述状态信息控制所述射频放大器停止输出射频信号至所述射频线圈。

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