CN107110829B - 用于测试声探头的透镜和所选择的换能器元件的可操作性的系统及方法 - Google Patents

Abstract

提供用于测试声探头的系统和方法。系统包括电信号发生器，连接电信号发生器，以将电发生器信号传输至声探头的所选择的换能器元件中。声探头的所选择的换能器元件将电信号转换成声信号，该声信号从声探头的透镜反射，且然后由声探头的所选择的换能器元件转换成所反射的电信号。连接分析引擎，以接收所反射的电信号，且确定透镜和每个所选择的换能器元件的可操作性用于声和电转换。显示器提供指示声探头的透镜和所选择的换能器元件的操作能力的说明用于声和电转换。

Description

用于测试声探头的透镜和所选择的换能器元件的可操作性的 系统及方法

技术领域

本文中的主题一般涉及用来测试声探头的系统及方法，且更具体地，涉及用来测试声探头的所选择的换能器元件和透镜的可操作性以便在声和电转换之间执行的系统及方法。

背景技术

本章节中的陈述仅仅提供与本公开有关并且可能不构成现有技术的背景信息。

已发现声成像技术在各种各样的应用中都是有价值的。某一被称为超声成像的声成像技术或许是最众所周知的，但声技术更普遍地在各种各样的不同的声频下用于对各种各样的不同的现象进行成像。某些声成像技术使用结构缺陷的识别中的声辐射的传输和检测、杂质的检测以及活体中的组织异常的检测。所有的这类声成像技术通常依赖于不论不同的结构是异常的身体组织，还是飞机机翼中的缺陷，它们都具有对声辐射的不同的阻抗的事实。某些已知的声成像系统包括声探头，该声探头具有多个换能器元件，其可以具有线性阵列、弯曲线性阵列、相控阵列或类似的特性，以控制声辐射的传输和检测。已知这类换能器元件的性能中的降级以扩展的换能器使用和/或通过用户滥用而出现。用来测试换能器元件的降级的某些已知的技术要求将反射目标(target)和水箱用作传导媒介，以便分析这类换能器元件的性能。这类声测试技术的缺陷包括声探头相对于水箱和目标的对准的困难，这种困难妨碍声测试的速度和重复性。

因此，存在在本领域中的用于测试的声探头的不要求某一笨重的基础设施（即，目标和水箱）且仍然改进声探头的可操作性的测试的速度和重复性的系统及方法的一般需要。

发明内容

鉴于与声测试技术的使用相关联的上面的关注，存在对于提供用于不要求将某一笨重的基础设施（例如，声目标或水箱）用作传导媒介的声探头的操作能力的快速且可重复的测试的系统、方法以及计算机程序产品的需要。通过本文中所描述的主题的实施例而解决上述的需要。

本文中所描述的主题包括用于对具有与适应于在声信号与电信号之间转换的多个换能元件组合的透镜的声探头进行测试的系统，该系统包含：电信号发生器，连接以将电发生器信号传输至声探头的多个换能器元件中，其中，声探头的多个换能器元件将电信号转换成从声探头的透镜反射的声信号，且然后由声探头的换能器元件转换成所反射的电信号；分析引擎，连接以接收所反射的电信号，且确定透镜和每个所选择的换能器元件的可操作性用于声和电转换；显示器，配置成提供指示声探头的透镜和所选择的换能器元件的操作能力的说明用于声和电转换。

根据另一方面，提供对具有适应于在声信号与电信号之间转换的多个换能元件的声探头进行测试的方法。方法包含以下的步骤：将电发生器信号从电信号发生器发送至声探头的所选择的换能器元件中的至少一个中；对来自声探头的所选择的换能器元件的所反射的电信号进行探测，在转换从声探头的换能器元件传输且从声探头的透镜朝向声探头的换能器元件反射回的声信号中生成该发射的电信号；以及显示声探头的透镜和所选择的换能器元件的操作能力的指示用于声和电转换。

本发明内容在具体实施方式中简略地描述在下文中描述的主题的方面，且不意图用来限制本公开中所描述的主题的范围。

附图说明

结合附图，在下文的具体实施方式中，本文中所公开的系统及方法的特征和技术方面将变得显而易见，在附图中，参考数字指示相同或在功能上类似的元件。

图1示出根据本文中所描述的主题的系统的示例的示意框图。

图2示出说明根据本文中所描述的主题的操作图1的系统的方法的示例的流程图。

图3示出说明根据本文中所描述的主题的由图1的系统所生成的显示的示例的示意图。

图4示出图示根据本文中所描述的主题的图1中所示出的系统的计算机程序产品的示例的示意图。

具体实施方式

在下文的详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中经由说明示出的是可以实践的具体示例。足够详细地描述这些示例以便使本领域技术人员能够实践主题，且将理解到，可以利用其他示例，并且，在不背离本公开的主题的范围的情况下，可以作出逻辑变化、机械变化、电气变化及其他变化。因此，提供下文的详细描述，以描述示范性的实现，并且，下文的详细描述不被认为是对本公开中所描述的主题的范围的限制。来自下文的描述的不同的方面的某些特征可以组合以便形成下文中所讨论的主题的另外的新的方面。

当引入本公开的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”以及“所述”意图意味着存在元件中的一个或更多个。术语“包含”、“包括”以及“具有”意图为包括的，并且意味着可能存在除了所列出的元件之外的附加的元件。术语用户和/或该术语的复数形式通常用来指能够访问、使用或得益于本公开的那些人员。如本文中所使用的，当使用短语“至少”时，按照与术语“包含”为开放式的相同的方式，短语“至少”为开放式的。

在下文的详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中经由说明示出的是可以实践的具体实施例。足够详细地描述这些实施例以便使本领域技术人员能够实践实施例，且将理解到，可以利用其他实施例，并且，在不背离实施例的范围的情况下，可以作出逻辑变化、机械变化、电气变化及其他变化。因此，不从限制的意义上进行下文的详细描述。

图1图示系统100的一个实施例，系统100用于测试声探头105的可操作性，声探头105具有透镜108和一系列的换能器元件（由线示意地示出）110，换能器元件110适应于在声信号与电信号之间转换。通常，系统100包含控制器120，在声探头105的可操作性的测试中，控制器120被连接以便与收发器130通信。声探头105的每个换能器元件110通常包括构造成在声信号与电信号之间转换的压电晶体（未示出）、基底材料（未示出）、匹配层（未示出）以及透镜108，其用来在结构（例如，身体组织等）的阻抗的测量中使所生成的声能集中。具体地，在本领域中已知压电晶体用来将所接收的电信号转换成声辐射或信号用于发射，以及用来将入射的声辐射转换回到电信号用于转化成指示入射结构的材料的图像。

系统100的控制器120通常操作以便来往于电信号发生器和收发器130接收，处理并且传送信息。控制器120的示例能够通常包括存储器140，存储器140具有供由计算机或硬件处理器（在本文中，被称为“计算机处理器”）145运行的一系列的计算机可读程序指令。示例的存储器140能够包括通常可操作来存储由计算机处理器145可访问且可读的电子格式化数据或信息和程序指令的不同类型的非暂时性有形计算机程序产品150，或为不同类型的非暂时性有形计算机程序产品150。在某些示例中，能够经由网络连接160而通过远程计算装置155来可访问存储器140。

计算机可读指令能够包含供由计算机处理器145运行的编程代码。编程代码能够独立于在固件或专用硬件中体现的软件或与其组合而在存储于存储器140上的软件中体现。计算机程序产品150能够包括如下的计算机可读存储媒介：有形、非暂时性，并且具有易失性及非易失性且可移除及不可移除媒体,该媒体用于存储电子格式化信息（例如计算机可读程序指令或指令模块、数据等）,其可以为独立的或作为控制器120的一部分。如本文中所使用的，术语有形非暂时性计算机可读存储媒介能够明确地定义成包括任何类型的计算机可读存储装置和/或存储盘，并且，排除传播信号媒体且排除传输媒体。如本文中所使用的，“非暂时性计算机可读存储媒介”和“非暂时性机器可读存储媒介”能够可互换地使用。

存储器140的示例能够包括但不限于随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、同步动态随机存取存储器（SDRAM）、动态随机存取存储器（DRAM）、EEPROM、闪速存储器、高速缓存器、压密盘（CD）、数字通用盘（DVD）或其他光学存储装置、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁存储装置、硬盘驱动、闪速存储器或能够用来存储预期的电子格式的信息或程序指令达某个持续时间且能够由计算机处理器145或控制器120的至少一部分访问的任何其他媒介。

示例的计算机处理器145能够包括用来运行如由计算机可读程序指令所定义的一个或更多个任务的硬件。计算机处理器145能够是例如计算机服务器的一部分、膝上型电脑或台式电脑、移动装置（例如，蜂窝电话、智能电话、诸如iPad^TM的平板电脑）、个人数字助理（PDA）、互联网器具或任何其他类型的已知的计算装置。例如，计算机处理器145能够由来自任何预期的家庭或制造商的一个或更多个集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器实现。

如本文中所提到的存储器140和计算机处理器145能够为独立的，或作为可操作来运行与实现本文中所描述的主题的方法（稍后讨论）相关联的指令的各种类型的各种可编程计算装置（包括例如高速缓存器、台式计算机或膝上型计算机硬盘驱动、现场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、专用标准产品（ASSP）、片上系统式系统（SOC）、可编程逻辑装置（PLD）等或诸如此类以及其任何组合）的一部分而整体地构造。

收发器130与声探头105连接用于测试。收发器130的示例能够包括换能器元件选择器或元件开关170、传输选择器开关175以及电信号发生器180。换能器元件选择器开关170能够指引来往于正被测试的声探头105中的一系列的换能器元件110的一个或更多个所选择的换能器元件110的信号传输或通信。换能器元件选择器开关170的示例能够为配置成与声探头105的多个换能器元件110个别地或分组地以预期的顺序方式建立连接的继电器矩阵(relay array)，该继电器矩阵许可声探头105的个别或多个换能器元件110的选择性的评价。继电器矩阵能够包含能够建立预期的连接的双向切换阵列。继电器矩阵的电特性能够配置成不影响声探头105的换能器元件110的评价。例如，换能器元件选择器开关170能够包括小型继电器的阵列或基于半导体的切换集成电路系统。关于继电器的阵列，继电器的阵列可以分组地并且以各种电路拓扑结构布置以增强电发生器信号和/或所反射的电信号的传输。

第一位置中的传输开关175能够将来自电信号发生器180的电发生器信号185指引至声探头105的所选择的换能器元件110，并且第二位置中的传输开关175能够指引来自声探头105的所反射的电信号（在下文中描述）190的传输的接收。电信号发生器180生成电发生器信号185，并且，将电发生器信号185传输至声探头105的所选择的换能器元件110用于测试。电信号发生器180能够处于预定义的或输入指导的频率或振幅，以便触发所选择的换能器元件110以便将电发生器信号转换成在预期的频率下的声信号。电信号发生器180的示例能够是可操作来生成射频（RF）范围中的模拟或数字信号的交变电压源。

响应于所传输的电发生器信号185的接收，适当地操作或运作的所选择的换能器元件110以将电发生器信号185转换成用于通过透镜108的传输的声信号响应。具体地，关于包含压电元件的换能器元件110，根据压电效应，换能器元件110受到电发生器信号185（例如，可变电压信号）的接收影响。由于户外接口(open air interface),透镜能够将所转换的声能或辐射的至少某一部分朝向所选择的换能器元件110反射回。根据压电效应，所选择的换能器元件能够将声能重新转换回到所反射的电信号190。连接收发器130的传输开关175以便将来自所选择的换能器元件110的该所反射的电信号190路由或指引至分析引擎210用于分析以便确定透镜和所选择的换能器元件110的可操作性或功能性。

收发器130能够包括分析引擎210，分析引擎210配置成检测来自所选择的换能器元件的所反射的电信号的接收，并且分析该电信号。在一个示例中，分析引擎210能够配置成将来自用于可视化的所反射的电信号的原始数据传送至用户。在另一示例中，分析引擎210能够包括配置成将来自所选择的换能器元件的所接收的电换能器信号的预定义的参数相对于阈值比较的计算电路系统。参数的示例能够包括信号的振幅、频率等。阈值的示例能够为预定义的或基于来自从正被测试的声探头105的其他换能器元件110的测量的基准值。分析引擎210能够进一步包括放大器、模拟数字转换器等以便对电换能器信号进行滤波和处理用于分析。在一个示例中，能够由个人计算机、智能手机、平板电脑、主机或膝上型电脑提供分析引擎210，其的移动性使得其尤其便利。虽然图1将分析引擎210示为集成有收发器130，但分析引擎210能够包括计算机程序指令或电路系统或其组合，以作为控制器120或收发器130或远程计算装置或其组合的一部分。

系统100的控制器120还能够配置成来往于远程计算机装置155传送指令。如本文中所提到的远程计算机装置155的示例能够包括：手机；计算机例如台式电脑或膝上型电脑类型；个人数字助理（PDA）或移动电话；笔记本电脑、平板电脑或其他移动计算装置等以及其任何组合。本描述的主题可以实现为独立的计算机程序产品，或实现为配置用于由远程计算装置155中的一个或更多个的运行的应用。应用（例如，网页、可下载的小应用程序或其他移动可运行的）能够以经由一个或更多个远程计算装置155而促进与用户交互（接收输入/指令、生成图形说明）的方式来生成在本文中描述为图形用户界面（GUI）或其他视觉说明的各种显示或图形/视觉表示，其可以作为网页等而生成。

网络160能够促进相对于远程计算机装置155而将电子或数字数据传输至系统100，且从系统100传输电子或数字数据。示例的网络160能够为允许系统100或其部分与上述的各种计算装置155通信的与其相关联的有线接口（例如，数据总线、通用串行总线（USB2.0或3.0）连接等）和/或无线接口（例如，射频通信、红外通信、光学通信、近场通信（NFC）等）、广域网（WAN）；局域网（LAN）；互联网；计算机、路由器、服务器、网关等的基于云的计算基础设施；或其任何组合。关于如包括基于云的基础设施的网络160的示例，系统100能够经由基于web的应用、云存储以及云服务而共享信息。例如，基于web的门户可以用来促进对信息的访问等。系统100能够将基于web的门户图示为用来访问信息和应用的中心接口，并且，例如，可以通过基于web的门户或观察器而观察数据。另外，例如，可以使用基于web的门户来操纵和传播数据。例如，能够在本地（例如，在办公室中）和/或远程地（例如，经由互联网和/或其他网络或连接160）可访问基于web的门户。

控制器120还能够与输入或输入装置220和输出或输出装置230进行通信。输入装置220的示例包括在本领域中已知的键盘、操纵杆、鼠标装置、触摸屏、踏板组合件、跟踪球、光索、语音控制或类似的已知的输入装置。输出装置230的示例包括液晶监测器、等离子屏幕、阴极射线管监测器、触摸屏、打印机、音响装置等。输入装置220和输出装置230能够是相互独立的，或作为到系统100的接口240的组合。

已提供根据上述的如图1中所示出的系统100的一个构造的示例，以下是根据本文中所描述的主题的用来操作系统100的方法300（参见图2）的示例的描述。还应当理解到，如前文的描述中所讨论的方法300的动作或步骤的序列能够变化。而且，应当理解到，方法300可能不要求前文的描述中的每个动作或步骤，或可能包括未在本文中公开的附加的动作或步骤。还应当理解到，方法300的步骤中的一个或更多个能够由存储于系统100的存储器140中的计算机可读程序指令的一个或更多个计算机程序模块表示。如上文所提到的，能够使用编码的指令（例如，计算机和/或机器可读指令）来实现方法300。如本文中所提到的术语模块和组件能够通常表示当在计算机处理器145上运行时引起指定的任务的程序代码或指令。程序代码能够存储于包含存储器140和计算机程序产品150的一个或更多个计算机可读媒介中。

为了示例，参考图1，假设在测试期间，声探头105能够由保持器215固定用于测试。参考图2，步骤310能够包括路由或切换收发器130的操作连接以便与声探头105的所选择的一个或更多个换能器元件110通信用于测试。步骤315能够包括指示电信号发生器180在预定义的频率和振幅下生成电发生器信号。例如，电发生器信号185能够为电压脉冲。步骤320能够包括路由或切换电发生器信号的通信或传输以便触发正被测试的声探头105的所选择的换能器元件110。作出响应且如果操作或运作，则触发的所选择的换能器元件110能够将电发生器信号转换成定向于声探头105的透镜108处的声能或辐射。至少一部分的声能或辐射将朝向所选择的换能器元件偏转回，并且，重新转换回到所反射的电信号。

步骤325能够包括路由或切换收发器130的连接，以便从声探头的所选择的换能器元件接收所反射的电信号。步骤330能够包括对来自所选择的换能器元件的所反射的电信号的接收进行分析或处理。步骤340能够包括确定声探头的透镜108和所选择的换能器元件的可操作性或功能性以便在电能与声能之间转换。如果未在收发器130处接收所反射的电信号，则步骤340能够包括记录响应于步骤320中的关于电发生器信号的询问而不检测来自所选择的一个或更多个电换能器的元件110的电换能器信号190的接收。如果根据所选择的换能器元件为操作的或运作的分析而确定并检测所反射的电信号，则步骤340能够包括记录所选择的换能器元件110为操作的。

在其中从子集组(subset group)换能器元件110同时地路由换能器信号190的情况下，子集组可以与一组相邻的换能器元件110相对应。例如，电换能器信号的振幅与来自其他所询问的换能器元件110的其他电换能器信号190相比的不存在或显著的偏差能够指示相应的换能器元件110的可操作性或非功能性（例如，与对压电晶体的其他损伤或破裂相关联）。

步骤350能够包括确定是否已完成声探头105的所有的换能器元件110的询问或执行是否已完成声探头105的所有的换能器元件110的询问的检查。如果完成，则步骤355能够包括提供包括指示声探头105的换能器元件110的所记录的可操作性或功能性（例如，通过对失效、定量数据）的说明的显示（在下文中描述）。如果尚未完成某些换能器元件110的询问，则步骤350能够进一步包括提示用户选择声探头105的一系列的换能器元件110中的另一个用于自动询问或测试或前进，且返回至步骤310，直到询问声探头105的所有的换能器元件110。

图3示出根据本文中所描述的主题的图形显示400的示例的示意图。显示400能够提供说明,其指示声探头105的标识符405、声探头的换能器元件的询问410的状态、对来自所选择的换能器元件的所反射的电信号的合成的响应探测415以及与声探头105的所选择的换能器元件110中的每个的透镜108和标识符425相关联的操作能力或功能性420的指示或状态，以便以所要求的方式在声辐射与电信号之间转换，以执行成像或其他预期的功能。

图4图示供由处理器145运行而在运行上述的方法300的中操作系统100的计算机程序产品150的示例。计算机程序产品150能够包括供在操作换能器元件开关170中运行以实现收发器130与声探头105的所选择的换能器元件110通信的程序指令的第一模块510。第二模块515能够包括供用来在用来将电发生器信号185传输至声探头105的所选择的换能器元件110的第一位置与用来将所反射的电信号190从所选择的换能器元件110传输至收发器130用于分析的第二位置之间操作传输开关175中运行的程序指令。第三模块520能够包括供在对从声探头105的所选择的换能器元件110接收的所反射的电信号190进行检测和分析中运行的程序指令。第四模块525能够包括供在确定所选择的换能器元件110的可操作性或功能性中运行的程序指令，其能够包括将从所选择的换能器元件110接收的所反射的电信号190与从声探头105的另一所询问的换能器元件110接收的另一所反射的电信号190比较。第五模块530能够包括用于创建说明声探头105的所选择的换能器元件110的可操作性或功能性（例如，通过对失效）的用于供用户观察的显示400（参见图3）的程序指令。

上述的主题的技术效果能够包括但不限于提供以快速且仍可重复的方式测试声探头105的可操作性的系统100和方法。系统100和方法300的另一技术效果是要提供用于声探头105的所选择的换能器元件110的可操作性或功能性的测试，而不需要某一笨重的基础设施（例如，水箱、目标、保持器（可选的）），其由此降低成本，提供提高的移动性，且使通过用户的测试简化。

本书面描述使用包括最佳模式的示例来公开本发明，并且，还使本领域任何技术人员能够制作并使用本发明。本发明的可取得的专利范围由权利要求书定义，并且，可以包括本领域技术人员所想到的其他示例。如果这类其他示例具有并非与权利要求书的字面语言不同的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质的差异的等效的结构元件，则它们意图处于权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种用于对具有与适应于在声信号与电信号之间转换的多个换能元件组合的透镜的声探头进行测试的系统，所述系统包含：收发器以及显示器，

所述收发器进一步包括：电信号发生器、元件开关、传输开关以及分析引擎，

所述电信号发生器配置为生成电发生器信号；

所述元件开关配置为选择性地与所述声探头的所述多个换能器元件中的至少一个换能器元件建立连接；

所述传输开关可在第一位置与第二位置之间选择，所述第一位置用来将所述电发生器信号从所述收发器传输至所述声探头，其中所述声探头的所选择的至少一个换能器元件将所述电发生器信号转换成从所述声探头的所述透镜反射的声信号，并且然后由所述声探头的所选择的至少一个换能器元件将所述透镜反射的声信号转换成所反射的电信号，所述第二位置用来将来自所述声探头的所述所反射的电信号传输至所述收发器；

所述分析引擎配置为接收所述所反射的电信号，并且基于所述所反射的电信号确定所述透镜和所述所选择的至少一个换能器元件对于声和电转换的可操作性；

所述显示器配置成提供指示所述声探头的所述透镜和所述所选择的至少一个换能器元件的对于声和电转换的操作能力的说明。

2.如权利要求1所述的系统，

其中所述元件开关包括继电器矩阵，所述继电器矩阵配置为以顺序方式与所述声探头的所述多个换能器元件建立连接。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述元件开关包括切换集成电路系统，所述切换集成电路系统配置为建立所述连接。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述电信号发生器是交变电压源。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述分析引擎将所述反射的电信号与至少一个阈值比较以确定所述透镜和所述所选择的至少一个换能器元件的所述对于声和电转换的可操作性。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述至少一个阈值是从所述声探头的所述换能器元件中的另一个和另一声探头的换能器元件中的一个接收的另一反射的电信号的振幅。

7.如权利要求1所述的系统，其中响应于对将所述电发生器信号传输至所述声探头作出响应而未检测来自所述所选择的至少一个换能器元件的所述所反射的电信号，所述显示器提供指示所述声探头的所述透镜和所述所选择的至少一个换能器元件的对于声和电转换的不可操作性的说明。

8.如权利要求1所述的系统，其中响应于对将所述电发生器信号传递至所述声探头作出响应而检测来自所述所选择的至少一个换能器元件的所述所反射的电信号，所述显示器提供指示所述声探头的所述透镜和所述所选择的至少一个换能器元件的对于声和电转换的可操作性的说明。

9.如权利要求1所述的系统，其中，所述系统不包括用来从所述声探头反射所述声信号的目标。

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