CN111887887A - 一种基于透镜回波的超声系统通道损坏的检测方法及系统 - Google Patents

一种基于透镜回波的超声系统通道损坏的检测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测方法及系统，其中所涉及的一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测方法，包括步骤：S11.采集超声系统所有通道的探头透镜表面回波信号，并存储所述采集到的回波信号；S12.根据所述存储的回波信号计算超声系统各通道透镜回波峰值；S13.判断所述各通道透镜回波峰值是否大于预设峰值，若是，则不做处理；若否，则提醒用户通道损坏。本发明通过超声探头透镜表面的阻抗与空气阻抗值不匹配，声波被反射会产生透镜回波。各通道透镜回波的幅度反映了超声系统各通道的好坏。利用这一原理，在用户使用前，采集所有系统通道的透镜回波，依据各通道透镜回波信号幅度可判断超声系统通道是否损坏。

Description

一种基于透镜回波的超声系统通道损坏的检测方法及系统
技术领域
本发明涉及超声探头检测技术领域，尤其涉及一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测方法及系统。
背景技术
超声探头是在超声波检测过程中发射和接收超声波的装置。探头的性能直接影响超声波的特性，影响超声波的检测性能。
在超声系统中通道损坏会影响超声图像的诊断结果，为此各超声系统厂家都将通道状态检测作为质量管控的重点。一般而言，需要逐通道检测，耗时耗力。只有在厂家定期维修中才能检测超声系统各通道状态，不利于用户体验。
如公开号为CN101396276A的专利公开了一种超声诊断仪探头控制模块通道连通性诊断装置，其特征在于：包括供电电源、直流信号产生装置、高压开关、前端控制模块和显示模块，所述供电电源与所述直流信号产生装置、所述高压开关和所述前端控制模块分别相连，所述直流信号产生装置和所述前端控制模块分别与所述高压开关相连，所述高压开关与需要测试的探头控制模块的输入端相连，需要测试的探头控制模块的输出端与所述显示模块相连。虽然其可以判断需要测试的探头控制模块的通道是否存在故障，但是其其需要专门的诊断装置进行判断，现有技术还没有一种快速有效的方法可实时自动检测临床使用中超声系统通道状态。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测方法及系统。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测方法，包括步骤：
S1.采集超声系统所有通道的探头透镜表面回波信号，并存储所述采集到的回波信号；
S2.根据所述存储的回波信号计算超声系统各通道透镜回波峰值；
S3.判断所述各通道透镜回波峰值是否大于预设峰值，若是，则不做处理；若否，则提醒用户通道损坏。
进一步的，所述步骤S3之前还包括根据所述存储的回波信号计算透镜回波参考信号，并根据所述参考信号计算各通道透镜回波参考峰值。
进一步的，所述步骤S2中计算超声系统各通道透镜回波峰值，表示为：
Figure BDA0002576643430000021
其中，
Figure BDA0002576643430000022
表示超声系统各通道透镜回波峰值；P()表示峰值运算；N表示超声系统通道数；Sk(t)表示第k通道的探头透镜表面回波信号。
进一步的，所述计算透镜回波参考信号，表示为：
Figure BDA0002576643430000023
其中，S(t)表示透镜回波参考信号；N表示超声系统通道数；Sk(t)表示第k通道的探头透镜表面回波信号。
进一步的，所述计算各通道透镜回波参考峰值，表示为：
PS＝P(S(t)) k＝1···N
其中，PS表示超声系统各通道透镜回波参考峰值；P()表示峰值运算；N表示超声系统通道数；S(t)表示第k通道的探头透镜表面回波参考信号。
进一步的，所述步骤S3中预设峰值表示为：
P预设峰值＝α*PS
其中，P预设峰值表示超声探头的预设峰值；α表示峰值阈值比率。
进一步的，所述峰值阈值比率α，表示为：
Figure BDA0002576643430000024
其中，Snone(t)表示该通道不发射时透镜回波信号，Sfs(t)表示该通道发射时透镜回波信号。
相应的，还提供一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测系统，包括步骤：
采集模块，用于采集超声系统所有通道的探头透镜表面回波信号，并存储所述采集到的回波信号；
第一计算模块，用于根据所述存储的回波信号计算超声系统各通道透镜回波峰值；
判断模块，用于判断所述各通道透镜回波峰值是否大于预设峰值。
进一步的，还包括：
第二计算模块，用于根据所述存储的回波信号计算透镜回波参考信号，并根据所述参考信号计算各通道透镜回波参考峰值。
进一步的，所述第一计算模块中计算超声系统各通道透镜回波峰值，表示为：
Figure BDA0002576643430000031
其中，
Figure BDA0002576643430000032
表示超声系统各通道透镜回波峰值；P()表示峰值运算；N表示超声系统通道数；Sk(t)表示第k通道的探头透镜表面回波信号。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明在超声系统生产过程中，超声系统通道状态检测更加高效便捷，提高生产效率，节省人力；
2、本发明在临床使用过程中超声系统通道状态实时检测，并提醒用户目前是否有通道出现损坏，损坏的数量多少，以便用户联系厂家维修更换；
3、本发明的超声系统通道状态实时反馈给用户，提升用户使用体验。
附图说明
图1是实施例一提供的一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测方法流程图；
图2是实施例二提供的一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测系统结构图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测方法及系统。
实施例一
本实施例提供的一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测方法，如图1所示，包括步骤：
S11.采集超声系统所有通道的探头透镜表面回波信号，并存储所述采集到的回波信号；
S12.根据所述存储的回波信号计算超声系统各通道透镜回波峰值；
S13.判断所述各通道透镜回波峰值是否大于预设峰值，若是，则不做处理；若否，则提醒用户通道损坏。
需要说明的是，本实施例的执行主体为检测系统。
在步骤S11中，采集超声系统所有通道的探头透镜表面回波信号，并存储所述采集到的回波信号。
连接超声探头至超声系统主机，超声探头置于空气中。超声系统控制所有通道以相同延时发射，通过模数转换器采集所有通道的探头透镜表面回波信号，并存储所述采集到的回波信号。
具体为，首先将超声探头与超声系统的主机进行连接，将超声探头放置在空气中，然后开启超声系统，使超声系统进入超声系统通道自检功能模式；启动扫描控制模块，将各通道的发射延时设置为相同数值，使所有通道同时发射；最后采集各阵元超声探头透镜表面透镜回波电信号数据，并将采集到的回波信号进行存储。
在步骤S12中，根据存储的回波信号计算超声系统各通道透镜回波峰值。
根据所述存储的回波信号计算超声系统各通道透镜回波峰值以及透镜回波参考信号峰值。
在本实施例中，计算超声系统各通道透镜回波峰值，表示为：
Figure BDA0002576643430000041
其中，
Figure BDA0002576643430000051
表示超声系统各通道透镜回波峰值；P()表示峰值运算；N表示超声系统通道数；Sk(t)表示第k通道的探头透镜表面回波信号。
在步骤S13之前还包括根据存储的回波信号计算透镜回波参考信号，并根据所述参考信号计算各通道透镜回波参考峰值。
在本实施例中，计算透镜回波参考信号，表示为：
Figure BDA0002576643430000052
其中，S(t)表示透镜回波参考信号；N表示超声系统通道数；Sk(t)表示第k通道的探头透镜表面回波信号。
计算各通道透镜回波参考峰值，表示为：
PS＝P(S(t)) k＝1···N
其中，PS表示超声系统各通道透镜回波参考峰值；P()表示峰值运算；N表示超声系统通道数；S(t)表示第k通道的探头透镜表面回波参考信号。
在步骤S13中，判断各通道透镜回波峰值是否大于预设峰值，若是，则不做处理；若否，则提醒用户通道损坏。
判断各通道透镜回波峰值是否大于预设峰值，若是，则用户正常使用；若否，则提醒用户通道损坏。
在本实施例中，预设峰值表示为：
P预设峰值＝α*PS
其中，P预设峰值表示超声探头的预设峰值；α表示峰值阈值比率。
α为出厂前先验获取，即该通道不发射时透镜回波峰值与发射时透镜回波峰值比率，表示为：
Figure BDA0002576643430000053
其中，Snone(t)表示该通道不发射时透镜回波信号，Sfs(t)表示该通道发射时透镜回波信号；P()表示峰值运算。
在步骤S13中，判断各通道透镜回波峰值
Figure BDA0002576643430000054
是否大于预设峰值P预设峰值，若是，则表示无通道损坏，提示用户正常使用超声系统；若否，则表示该通道损坏，向用户反馈损坏的通道数。
本实施例利用超声探头透镜与空气阻抗不匹配产生的透镜回波检测超声系统通道损坏情况。
超声探头透镜表面的阻抗与空气阻抗值不匹配，声波被反射会产生透镜回波。各通道透镜回波的幅度反映了超声系统各通道的好坏。利用这一原理，在用户使用前，采集所有系统通道的透镜回波，依据各通道透镜回波信号幅度可判断超声系统通道是否损坏。
探头透镜与空气声阻抗不匹配的原理，具体为：
声阻抗用于刻画介质对声波传播的阻碍程度，不同介质声阻抗不一样。声阻抗可表示为：
Z＝ρ·Vs
其中，ρ表示介质密度；Vs表示声波在介质中的传播速度。
当空气和透镜的密度相差很大时，空气和透镜中声波传播速度相差也很大，故探头透镜和空气的声阻抗不相等，即不匹配。
产生透镜回波的方法具体为：
透镜回波本质为声波在阻抗不匹配界面出现的声学反射现象，其原理与光学反射一致。
超声换能器通过压电效应将电信号转换为声波，并传播。发射波形电信号作用到换能器上，换能器通过逆压电效应转换为声波，声波进入透镜，在透镜与空气界面产生透镜反射波，反射波作为声波反向传播至换能器表面。换能器通过正压电效应将透镜反射波转换为透镜回波电信号，即为透镜回波。
与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：
1、本实施例在超声系统生产过程中，超声系统通道状态检测更加高效便捷，提高生产效率，节省人力；
2、本实施例在临床使用过程中超声系统通道状态实时检测，并提醒用户目前是否有通道出现损坏，损坏的数量多少，以便用户联系厂家维修更换；
3、本实施例的超声系统通道状态实时反馈给用户，提升用户使用体验。
实施例二
本实施例提供一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测系统，如图2所示，包括步骤：
采集模块11，用于采集超声系统所有通道的探头透镜表面回波信号，并存储所述采集到的回波信号；
第一计算模块12，用于根据所述存储的回波信号计算超声系统各通道透镜回波峰值；
判断模块13，用于判断所述各通道透镜回波峰值是否大于预设峰值。
进一步的，还包括：
第二计算模块，用于根据所述存储的回波信号计算透镜回波参考信号，并根据所述参考信号计算各通道透镜回波参考峰值。
进一步的，所述第一计算模块中计算超声系统各通道透镜回波峰值，表示为：
Figure BDA0002576643430000071
其中，
Figure BDA0002576643430000072
表示超声系统各通道透镜回波峰值；P()表示峰值运算；N表示超声系统通道数；Sk(t)表示第k通道的探头透镜表面回波信号。
需要说明的是，本实施例提供的一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测系统与实施例一类似，在此不多做赘述。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本实施例在超声系统生产过程中，超声系统通道状态检测更加高效便捷，提高生产效率，节省人力；
2、本实施例在临床使用过程中超声系统通道状态实时检测，并提醒用户目前是否有通道出现损坏，损坏的数量多少，以便用户联系厂家维修更换；
3、本实施例的超声系统通道状态实时反馈给用户，提升用户使用体验。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测方法，其特征在于，包括步骤：
S1.采集超声系统所有通道的探头透镜表面回波信号，并存储所述采集到的回波信号；
S2.根据所述存储的回波信号计算超声系统各通道透镜回波峰值；
S3.判断所述各通道透镜回波峰值是否大于预设峰值，若是，则不做处理；若否，则提醒用户通道损坏。
2.根据权利要求1所述的一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测方法，其特征在于，所述步骤S3之前还包括根据所述存储的回波信号计算透镜回波参考信号，并根据所述参考信号计算各通道透镜回波参考峰值。
3.根据权利要求1所述的一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测方法，其特征在于，所述步骤S2中计算超声系统各通道透镜回波峰值，表示为：
Figure FDA0002576643420000012
其中，
Figure FDA0002576643420000013
表示超声系统各通道透镜回波峰值；P()表示峰值运算；N表示超声系统通道数；Sk(t)表示第k通道的探头透镜表面回波信号。
4.根据权利要求2所述的一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测方法，其特征在于，所述计算透镜回波参考信号，表示为：
Figure FDA0002576643420000011
其中，Snone(t)表示该通道不发射时透镜回波信号，Sfs(t)表示该通道发射时透镜回波信号；P()表示峰值运算。
5.根据权利要求4所述的一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测方法，其特征在于，所述计算各通道透镜回波参考峰值，表示为：
PS＝P(S(t))k＝1…N
其中，PS表示超声系统各通道透镜回波参考峰值；P()表示峰值运算；N表示超声系统通道数；S(t)表示第k通道的探头透镜表面回波参考信号。
6.根据权利要求5所述的一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测方法，其特征在于，所述步骤S3中预设峰值表示为：
P预设峰值＝α*PS
其中，P预设峰值表示超声探头的预设峰值；α表示峰值阈值比率。
7.根据权利要求6所述的一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测方法，其特征在于，所述峰值阈值比率α，表示为：
Figure FDA0002576643420000021
其中，Snone(t)表示该通道不发射时透镜回波信号，Sfs(t)表示该通道发射时透镜回波信号；P()表示峰值运算。
8.一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测系统，其特征在于，包括步骤：
采集模块，用于采集超声系统所有通道的探头透镜表面回波信号，并存储所述采集到的回波信号；
第一计算模块，用于根据所述存储的回波信号计算超声系统各通道透镜回波峰值；
判断模块，用于判断所述各通道透镜回波峰值是否大于预设峰值。
9.根据权利要求8所述的一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测系统，其特征在于，还包括：
第二计算模块，用于根据所述存储的回波信号计算透镜回波参考信号，并根据所述参考信号计算各通道透镜回波参考峰值。
10.根据权利要求8所述的一种基于透镜回波的超声系统通道的自动检测系统，其特征在于，所述第一计算模块中计算超声系统各通道透镜回波峰值，表示为：
Figure FDA0002576643420000022
其中，
Figure FDA0002576643420000023
表示超声系统各通道透镜回波峰值；P()表示峰值运算；N表示超声系统通道数；Sk(t)表示第k通道的探头透镜表面回波信号。
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