CN211213243U - 一种超声波眼科安全保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超声波眼科安全保护装置，包括超声波换能器、信号处理单元、A/D转换器、FPGA芯片和单片机，信号处理单元包括放大滤波电路和稳定电路，本实用新型利用复合放大器对超声波换能器的输出信号进行快速放大，在放大过程中采用RC滤波对尖峰杂波进行滤除，同时利用陷波器原理对外界干扰信号进行滤除，稳定电路利用电压跟随器原理对检测信号进行隔离输出，保证A/D转换过程的稳定性，在工作状态时，超声波测量探头接触角膜后在一定时间内未测量到数据，则单片机控制报警电路工作发出报警信号，提醒检测人员将探头及时离开角膜，避免角膜的损伤，检测准确可靠，安全性能高。
Description
技术领域
本实用新型涉及超声波眼科检测技术领域，特别是涉及一种超声波眼科安全保护装置。
背景技术
超声波眼科检测是利用超声波高分辨率的性能测量人体眼角膜的厚度和眼轴的长度，用于眼部手术前检查和手术后疗效的评价。现有的超声波眼科测量装置通常由超声换能器、控制单元、超声波发射单元、超声波接收单元、数据采集单元、显示单元以及按键单元组成。其中，超声波发射单元采用微分放大电路，将矩形波转换为尖脉冲波，利用微分电路来减小发射脉宽，从而达到提高测量精度的目的，然后再送入数据采集单元中进行滤波、转换。但是，超声波检测中会存在大量的外界干扰，其中一些外界尖峰杂波会对微分处理后的尖脉冲波形成干扰，后续的滤波无法对该信号进行很好的消除，造成检测结果不准确，不能形成很好的安全保护效果。
所以本实用新型提供一种新的方案来解决此问题。
实用新型内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的在于提供一种超声波眼科安全保护装置。
其解决的技术方案是：一种超声波眼科安全保护装置，包括超声波换能器、信号处理单元、A/D转换器、FPGA芯片和单片机，所述信号处理单元包括放大滤波电路和稳定电路，所述放大滤波电路的输入端连接所述超声波换能器的输出端，所述超声波换能器的输出端连接所述稳定电路的输入端，所述稳定电路的输出端连接所述A/D转换器的输入端，所述A/D转换器的输出信号经所述FPGA芯片缓存后送入所述单片机中，所述单片机用于控制报警电路工作。
优选的，所述放大滤波电路包括运放器AR1、AR2，运放器AR1的同相输入端通过电容C1连接所述超声波换能器的输出端，运放器AR1的反相输入端、输出端连接电阻R2、电容C2的一端和运放器AR2的同相输入端，并通过电阻R6连接运放器AR2的反相输入端，电阻R2、电容C2的另一端接地，运放器AR1的同相输入端与运放器AR2的输出端之间还连接有陷波电路。
优选的，所述陷波电路包括电阻R3、电容C3，电阻R3、电容C3的一端连接运放器AR1的同相输入端，电阻R3的另一端连接电阻R4、电容C5的一端，电容C3的另一端连接电阻R5、电容C4的一端和电容C5的另一端，电阻R5的另一端接地，电阻R4、电容C4的另一端连接运放器AR2的输出端。
优选的，所述稳定电路包括电阻R8、电容C6，电阻R8、电容C6的一端通过电阻R7连接运放器AR2的输出端，电阻R8、电容C6的另一端连接运放器AR3的同相输入端，并通过电阻R9接地，运放器AR3的反相输入端、输出端连接所述A/D转换器的输入端。
优选的，所述报警电路包括三极管Q1，三极管Q1的基极连接所述单片机的控制输出端，三极管Q1的集电极通过电阻R10连接+5V电源，三极管Q1的发射极连接报警器LS1的正极，报警器LS1的负极接地。
通过以上技术方案，本实用新型的有益效果为：
1.本实用新型利用复合放大器对超声波换能器的输出信号进行快速放大，在放大过程中采用RC滤波对尖峰杂波进行滤除，同时利用陷波器原理对外界干扰信号进行滤除；
2.稳定电路利用电压跟随器原理对检测信号进行隔离输出，保证A/D转换过程的稳定性；
3.在工作状态时，超声波测量探头接触角膜后在一定时间内未测量到数据，则单片机控制报警电路工作发出报警信号，提醒检测人员将探头及时离开角膜，避免角膜的损伤，检测准确可靠，安全性能高。
附图说明
图1为本实用新型信号处理单元的电路原理图。
图2为本实用新型报警电路原理图。
具体实施方式
有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图2对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。
一种超声波眼科安全保护装置，包括超声波换能器、信号处理单元、A/D转换器、FPGA芯片和单片机。信号处理单元包括放大滤波电路和稳定电路，放大滤波电路的输入端连接超声波换能器的输出端，超声波换能器的输出端连接稳定电路的输入端，稳定电路的输出端连接A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出信号经FPGA芯片缓存后送入单片机中，单片机用于控制报警电路工作。
如图1所示，超声波换能器对经过人体角膜反射后的超声波进行接收，经转换后送入放大滤波电路中进行处理。放大滤波电路包括运放器AR1、AR2，运放器AR1的同相输入端通过电容C1连接超声波换能器的输出端，运放器AR1的反相输入端、输出端连接电阻R2、电容C2的一端和运放器AR2的同相输入端，并通过电阻R6连接运放器AR2的反相输入端，电阻R2、电容C2的另一端接地。
超声波换能器的输出信号经电容C1耦合后，由运放器AR1、AR2形成复合放大器对信号进行快速放大，为了降低尖峰杂波对检测带来干扰，电阻R2、电容C2形成RC滤波对尖峰杂波进行滤除。同时，运放器AR1的同相输入端与运放器AR2的输出端之间还连接有陷波电路，利用陷波器原理对外界干扰信号进行滤除，极大地提高了检测信号的精准度。
陷波电路包括电阻R3、电容C3，电阻R3、电容C3的一端连接运放器AR1的同相输入端，电阻R3的另一端连接电阻R4、电容C5的一端，电容C3的另一端连接电阻R5、电容C4的一端和电容C5的另一端，电阻R5的另一端接地，电阻R4、电容C4的另一端连接运放器AR2的输出端。
稳定电路包括电阻R8、电容C6，电阻R8、电容C6的一端通过电阻R7连接运放器AR2的输出端，电阻R8、电容C6的另一端连接运放器AR3的同相输入端，并通过电阻R9接地，运放器AR3的反相输入端、输出端连接A/D转换器的输入端。运放器AR2的输出信号经电阻R8、电容C6形成的RC高通滤波处理后，由运放器AR3利用电压跟随器原理对检测信号进行隔离输出，保证A/D转换过程的稳定性。
如图2所示，报警电路包括三极管Q1，三极管Q1的基极连接单片机的控制输出端，三极管Q1的集电极通过电阻R10连接+5V电源，三极管Q1的发射极连接报警器LS1的正极，报警器LS1的负极接地。
本实用新型在具体使用时，利用复合放大器对超声波换能器的输出信号进行快速放大，在放大过程中采用RC滤波对尖峰杂波进行滤除，同时利用陷波器原理对外界干扰信号进行滤除。然后稳定电路对处理后的检测信号隔离输出，由A/D转换器进行模数转换，最后经FPGA芯片缓存后送入单片机中进行处理。在工作状态时，超声波测量探头接触角膜后在一定时间内未测量到数据，则单片机的控制输出端输出高电平信号，驱动三极管Q1基极得电导通，继而使报警器LS1得电发出报警信号，提醒检测人员将探头及时离开角膜，避免角膜的损伤。本实用新型检测准确可靠，安全性能高，具有很好的使用效果。
以上所述是结合具体实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施仅局限于此；对于本实用新型所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本实用新型技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本实用新型保护范围之内。
Claims (5)
1.一种超声波眼科安全保护装置，包括超声波换能器、信号处理单元、A/D转换器、FPGA芯片和单片机，其特征在于：所述信号处理单元包括放大滤波电路和稳定电路，所述放大滤波电路的输入端连接所述超声波换能器的输出端，所述超声波换能器的输出端连接所述稳定电路的输入端，所述稳定电路的输出端连接所述A/D转换器的输入端，所述A/D转换器的输出信号经所述FPGA芯片缓存后送入所述单片机中，所述单片机用于控制报警电路工作。
2.根据权利要求1所述的超声波眼科安全保护装置，其特征在于：所述放大滤波电路包括运放器AR1、AR2，运放器AR1的同相输入端通过电容C1连接所述超声波换能器的输出端，运放器AR1的反相输入端、输出端连接电阻R2、电容C2的一端和运放器AR2的同相输入端，并通过电阻R6连接运放器AR2的反相输入端，电阻R2、电容C2的另一端接地，运放器AR1的同相输入端与运放器AR2的输出端之间还连接有陷波电路。
3.根据权利要求2所述的超声波眼科安全保护装置，其特征在于：所述陷波电路包括电阻R3、电容C3，电阻R3、电容C3的一端连接运放器AR1的同相输入端，电阻R3的另一端连接电阻R4、电容C5的一端，电容C3的另一端连接电阻R5、电容C4的一端和电容C5的另一端，电阻R5的另一端接地，电阻R4、电容C4的另一端连接运放器AR2的输出端。
4.根据权利要求3所述的超声波眼科安全保护装置，其特征在于：所述稳定电路包括电阻R8、电容C6，电阻R8、电容C6的一端通过电阻R7连接运放器AR2的输出端，电阻R8、电容C6的另一端连接运放器AR3的同相输入端，并通过电阻R9接地，运放器AR3的反相输入端、输出端连接所述A/D转换器的输入端。
5.根据权利要求1或4所述的超声波眼科安全保护装置，其特征在于：所述报警电路包括三极管Q1，三极管Q1的基极连接所述单片机的控制输出端，三极管Q1的集电极通过电阻R10连接+5V电源，三极管Q1的发射极连接报警器LS1的正极，报警器LS1的负极接地。
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|---|---|---|---|---|
| CN112043310A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-08 | 电子科技大学 | 一种电容耦合式的超声成像前端发射接收电路 |
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2019
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