CN217659928U - 超声检测电路、超声探头及超声设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗设备技术领域，具体涉及超声检测电路、超声探头及超声设备，该超声检测电路包括超声发射单元，与控制单元连接，所述控制单元用于产生所述超声发射单元的发射频率信号；超声接收单元，具有与所述控制单元连接的变频电路，所述控制单元还用于产生与所述发射频率信号对应的控制信号，所述控制信号用于调整所述变频电路的电路参数，以调整所述超声接收单元的接收频率。通过在超声接收单元中设置变频电路，该变频电路与超声发射单元同时受控于控制单元，实现发射频率与接收频率的同步调整，使得超声接收单元的频率响应特征可以在每个工作频点下都得到很好的品质因数，对有用的超声回波信号选频特性更好，能滤除更多的带外噪声。

Description

超声检测电路、超声探头及超声设备

技术领域

本实用新型涉及医疗设备技术领域，具体涉及超声检测电路、超声探头及超声设备。

背景技术

超声设备包含超声探头和主机两部分，在需要对超声发射频率进行调整时，一般是改变超声发射单元的发射频率。然而，这种超声检测电路，由于改变的仅仅是超声发射频率，导致超声接收单元仍然是采用宽频带接收回波信号，这就会引入较多的噪声，导致超声检测的效果不佳。

以超声多普勒胎心率检测为例，由于胎心多普勒回波信号是uV级别的微弱信号，检测系统的信噪比越高，所需的超声波能量越低，在满足检测能力的情况下，超声波发射能量越低越好。现有技术仅对超声发射单元进行变频控制，超声接收处理单元采用的是宽频接收方案，该方案带宽很宽，会有更多的噪声进入信号采集系统，导致信噪比无法做到很高。

发明内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种超声检测电路、超声探头以及超声设备，以解决超声检测的效果不佳的问题。

根据第一方面，本实用新型实施例提供了一种超声检测电路，包括：

超声发射单元，与控制单元连接，所述控制单元用于产生所述超声发射单元的发射频率信号；

超声接收单元，具有与所述控制单元连接的变频电路，所述控制单元还用于产生与所述发射频率信号对应的控制信号，所述控制信号用于调整所述变频电路的电路参数，以调整所述超声接收单元的接收频率。

本实用新型实施例提供的超声检测电路，通过在超声接收单元中设置变频电路，该变频电路与超声发射单元同时受控于控制单元，在对超声发射单元的发射频进行调整时，同时利用对变频电路的电路参数进行调整，实现接收频率的同步调整，使得超声接收单元的频率响应特征可以在每个工作频点下都得到很好的品质因数，对有用的超声回波信号选频特性更好，能滤除更多的带外噪声，实现了每个工作频点下超声接收单元都能达到最佳信噪比的目的。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述变频电路为调谐电路，所述控制信号用于调整所述调谐电路的谐振频率。

本实用新型实施例提供的超声检测电路，通过调整调谐电路的谐振频率超声接收单元的接收频率进行调整，可以保证较好的调整精度，具有较高的准确性。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述变频电路包括：

电感；

可调电容模块，与所述电感并联，所述可调电容模块与所述控制单元连接。

本实用新型实施例提供的超声检测电路，通过电感与可调电容模块的方式形成变频电路，对可调电容模块的输出电容进行调整，实现对变频电路的谐振频率的调整，电路结构简单易于实现。

结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述控制信号为电压信号，所述可调电容模块包括变容二极管。

本实用新型实施例提供的超声检测电路，通过在变容二极管施加不同的电压信号，对变容二极管的电容值进行调整，简化电路结构。

结合第一方面第二实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述可调电容模块包括：

并联的至少两个电容支路，所述控制单元与所述至少两个电容支路连接，所述电容支路包括串联的第一可控开关与第一电容。

结合第一方面，在第一方面第五实施方式中，所述变频电路为有源滤波放大电路，所述控制信号用于调整所述有源滤波放大电路的带宽及中心频率。

本实用新型实施例提供的超声检测电路，通过有源滤波放大电路的带宽及中心频率调整，就可以对变频电路的滤波带宽进行调整，实现窄带滤波，进而实现对接收频率的调整。

结合第一方面第五实施方式，在第一方面第六实施方式中，所述有源滤波放大电路，包括：

并联的至少两个带宽支路，所述控制单元与所述至少两个带宽支路连接，所述带宽支路包括串联的第二可控开关与目标元件，所述目标元件包括第二电容和/或电阻。

结合第一方面，或第一方面第一实施方式至第六实施方式中任一项，在第一方面第七实施方式中所述超声检测电路还包括所述控制单元。

本实用新型实施例提供的超声检测电路，在超声检测电路中设置单独的控制单元进行发射与接收频率的控制，使其独立于其他控制单元，保证控制的可靠性。

根据第二方面，本实用新型实施例还提供了一种超声探头，包括：

探头本体；

本实用新型第一方面，或第一方面任一项实施方式中所述的超声检测电路，所述超声检测电路设置在所述探头本体内。

本实用新型实施例提供的超声探头，通过在超声接收单元中设置变频电路，该变频电路与超声发射单元同时受控于控制单元，在对超声发射单元的发射频进行调整时，同时利用对变频电路的电路参数进行调整，实现接收频率的同步调整，使得超声接收单元的频率响应特征可以在每个工作频点下都得到很好的品质因数，对有用的超声回波信号选频特性更好，能滤除更多的带外噪声，实现了每个工作频点下超声接收单元都能达到最佳信噪比的目的。

结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，所述超声探头还包括人机交互单元，与所述超声检测电路中的控制单元连接，用于展示所述超声检测电路的检测结果。

本实用新型实施例提供的超声探头，通过人机交互单元展示超声探头的采集结果，便于采集结果的直观展示。

结合第二方面第一实施方式，在第二方面第二实施方式中，所述人机交互单元包括第一调节件，所述调节件用于调整所述超声发射单元的发射频率。

结合第二方面第一实施方式，在第二方面第三实施方式中，所述检测结果包括胎心音频，所述人机交互单元还包括：

音频输出件，用于播放所述胎心音频；

第二调节件，与所述音频输出件连接，所述第二调节件用于调整所述胎心音频的音量。

根据第三方面，本实用新型实施例还提供了一种超声设备，包括：

本实用新型第二方面所述的超声探头；

主机，具有超声探头接口；

本实用新型第二方面，或第二方面任一项实施方式中所述的超声探头，所述超声探头通过所述超声探头接口与所述主机连接。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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是根据本实用新型实施例的超声检测电路的结构框图；

图2是现有宽频接收方案的频率示意图；

图3是根据本实用新型实施例的窄带变频接收方案的频率示意图；

图4是根据本实用新型实施例的变频电路的结构框图；

图5是根据本实用新型实施例的变频电路的结构框图；

图6是根据本实用新型实施例的超声探头的结构框图；

图7是根据本实用新型实施例的超声探头的结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供的超声检测电路，用于实现超声发射单元的发射频率与超声接收单元的接收频率的同步调整，进而实现超声接收单元的频率响应特性和发射频率的匹配，得到最佳的接收信噪比。

其中，需要说明的是，本实用新型实施例提供的超声检测电路的改进点在于，在超声接收单元中设置变频电路，以利用该变频电路对超声接收单元的接收频率与超声发射单元的发射频率进行同步调整。而关于控制单元产生发射频率信号，以及产生与发射频率信号对应的控制信号的具体实现并不属于本方案的改进点。这是由于，本实用新型实施例提供的超声检测电路的目的在于，保证超声发射频率与超声接收频率的同步调整，以保证超声发射频率与超声接收频率的一致。在现有的方案中，一般是利用控制单元产生发射频率信号，例如，频率脉冲。基于此，就相当于确定出了超声接收单元的接收频率。若基于谐振原理对超声接收单元的接收频率进行调整，谐振原理是基于电感、电容或电阻组成谐振电路，通过改变电感、电容或电阻的大小，即可实现对谐振频率进行调整。因此，控制单元可以是在确定出接收频率之后，利用谐振电路的组成，计算出调整后的电感、电容或电阻值，即可确定控制信号，用以切换变频电路中的电路参数。

例如，在变频电路可提供三种谐振频率，在电路连接时，将这三种谐振频率与控制单元对应的引脚连接。相应地，在控制单元记录着三种谐振频率，在确定出接收频率之后，控制单元即可控制对应引脚输出相应的控制信号，以选择出变频电路中的谐振频率。

当然，控制单元产生控制信号的方式并不限于上文所述，也可以采用其他方式实现，在此对其并不做任何限定，只需保证控制信号是与发射频率信号对应的。

本实用新型提供的超声检测电路，可以应用于胎心多普勒检测探头中，也可以应用于其他超声探伤的探头中，或者，其他超声探头中，在此对其应用领域并不做任何限制，具体可以根据实际情况进行设置。例如，当将超声检测电路应用于胎心多普勒检测探头中时，该胎心多普勒检测设备又可以称之为一体式变频超声多普勒胎儿心率检测探头。该检测探头通过控制超声发射单元改变超声波发射频率的同时还调整变频电路的电路参数，进而实现超声接收单元频率响应特性和发射频率的匹配，以实现最佳接收信噪比。

具体地，超声接收单元与超声发射单元同步进行变频，由于在超声接收单元中引入了变频电路，使得超声接收单元的频率响应特性可以在每个工作频点下都得到很好的品质因数。图2示出了现有的接收带宽，图3示出了本实施例中的接收带宽，通过对比可知本实施例中的带宽比现有技术要窄很多，对有用的超声回波信号选频特性更好，能滤除更多的带外噪声，实现了每个工作频点下超声接收单元都能达到最佳信噪比的目的，进而降低超声发射能量。

本实用新型实施例提供了一种超声检测电路，如图1所示，包括超声发射单元10以及超声接收单元20，且该超声接收单元20包括变频电路21。其中，超声发射单元10用于基于发射频率信号驱动超声波换能器，以产生超声波；超声接收单元20用于接收超声回波，以得到检测结果。超声波换能器为声电、电声转换传感器，当超声发射单元输出电信号驱动超声波换能器时，该超声波换能器将电信号转换为声波信号。当声波信号在人体组织中传输时一部分能力被反射回超声波换能器，超声波换能器将这部分声能量逆转换为电信号，并传输到超声接收单元20。

具体地，超声发射单元10与控制单元连接，该控制单元用于产生超声发射单元10的发射频率信号。超声发射单元10接收该发射频率信号，并将该发射频率信号处理后驱动超声波换能器。由于控制单元产生的发射频率信号是数字信号，其不能直接驱动超声波换能器，因此需要超声发射单元10对该数字信号进行功放等处理后输出模拟信号，并利用该模拟信号驱动超声波换能器。其中，控制单元可以是该超声检测电路中的控制单元，也可以是超声设备中的控制单元，等等。

超声接收单元20具有与控制单元连接的变频电路，该控制单元还用于产生与发射频率信号对应的控制信号，用于调整变频电路的电路参数，以调整超声接收单元20的接收频率。具体地，变频电路可以是基于谐振原理改变超声接收单元的接收频率，即，通过调整变频电路的电路参数，改变变频电路的谐振频率，从而实现对接收频率的调整。或者，变频电路可以是基于有源滤波原理改变接收频率的，即，通过调整变频电路的电路参数，改变变频电路的滤波带宽，从而实现对接收频率的调整。

本实施例提供的超声检测电路，通过在超声接收单元中设置变频电路，该变频电路与超声发射单元同时受控于控制单元，在对超声发射单元的发射频进行调整时，同时利用对变频电路的电路参数进行调整，实现接收频率的同步调整，使得超声接收单元的频率响应特征可以在每个工作频点下都得到很好的品质因数，对有用的超声回波信号选频特性更好，能滤除更多的带外噪声，实现了每个工作频点下超声接收单元都能达到最佳信噪比的目的。

在本实施例的一些可选实施方式中，当变频电路是基于谐振原理改变超声接收单元的接收频率时，该变频电路可以称之为调谐电路，相应地，控制单元输出的控制信号用于调整调谐电路的谐振频率。调谐电路的谐振频率的调整，可以通过调整调谐电路中的电容、电感或电阻的大小实现的。例如，在调谐电路中包括电容和电感，电感保持不变，提供改变电容的大小，实现谐振频率的调整。

具体地，变频电路为LC谐振电路，包括电容和可调电容模块。该可调电容模块与电感并联，且可调电容模块与控制单元连接。其中，可调电容模块在控制单元的控制信号的作用下，改变该变频电路中的电容值，以实现对谐振频率的调整。

作为本实施例的一种可选实施方式，如图4所示，控制信号为电压信号Vc，可调电容模块包括变容二极管VD。该控制信号为施加在变容二极管VD上的反向电压，随着该反向电压的变化，可以改变该变容二极管VD的容值，容值可以变的变容二极管VD与电感L配合，可以组成变频的变频电路。

作为本实施例的另一种可选实施方式，该可调电容模块包括并联的至少两个电容支路，控制单元与至少两个电容支路连接。各个电容支路包括串联的第一可控开关与第一电容，各个电容支路中第一电容的电容值不同或相同，在此对电容值的具体大小不做任何限制，可以根据实际需求进行设置即可。当各个电容支路中第一电容的电容值相同时，可以控制同时导通的电容支路的数量，同样可以调整电路电容值的大小。例如，如图5所示，包括至少三个电容支路，对应的第一电容值分别为C1、C2以及C3。第一电容值的不同，那么通过不同的电容支路与电感L就可以得到不同的谐振频率，进而可以得到不同的接收频率。例如，对于控制单元而言，针对不同的发射频率信号，控制单元输出不同大小的电压值，且每个电容支路中第一可控开关的导通条件不同，可以利用不同的电压值导通不同的第一可控开关，进而选通不同的电容支路。

在本实施例的另一些可选实施方式中，当变频电路是基于有源滤波原理改变接收频率时，该变频电路为有源滤波放大电路，控制信号用于调整有源滤波放大电路的带宽及中心频率。有源滤波放大电路用于对接收到的信号进行带通滤波，通过改变带通滤波的带宽，即可实现对超声接收单元的接收频率的调整。

具体地，有源滤波放大电路包括并联的至少两个带宽支路，控制单元与至少两个带宽支路连接，带宽支路包括串联的第二可控开关与目标元件，目标元件包括第二电容和/或电阻。

其中，关于第一可控开关与第二可控开关，可以是模拟开关、继电器或三极管，等等，在此对其并不做任何限制。需要说明的是，控制单元输出的控制信号可以是一个或多个，即，利用同一个控制信号控制至少两个电容支路，或带宽支路；或者，利用多个控制信号分别控制至少两个电容支路或带宽支路，即，控制信号与电容支路或带宽支路一一对应。

该超声接收单元20用于接收超声波换能器的微弱超声回波信号，对回波信号进行选频放大。如上文所述，利用变频电路进行选频，例如，电感以及电容组成的调谐电路，或者运放、电阻、电容组成的有源滤波放大电路。对于变频电路的电路参数调整，包括电感、电容和电阻等等，导致选频特性发生改变，并且适配当前超声发射频率，回波信号中的有用频率会被超声接收单元放大，而无用的频率成分则被超声接收单元滤除，进而获得噪声更低的回波信号。

在本实施例的一种可选实施方式中，该超声检测电路还包括控制单元。即，在超声检测电路中设置单独的控制单元进行发射与接收频率的控制，使其独立于其他控制单元，保证控制的可靠性。

本实用新型实施例还提供了一种超声探头，包括探头本体以及超声检测电路，该超声检测电路设置在探头本体内。其中，关于超声检测电路的具体结构细节请参见上文实施例所述，在此不再赘述。探头本体的具体结构可以根据实际需求进行设置，在此对其并不做任何限制。

在本实施例的一些可选实施方式中，如图6所示，该超声探头还包括人机交互单元40，与超声检测电路中的控制单元30连接，用于展示超声检测电路的检测结果。具体地，人机交互单元根据该超声探头的应用场景进行设置，例如，按键、显示件等等。

可选地，该人机交互单元包括第一调节件，用于调整超声发射单元的发射频率。例如，在探头本体上设置有第一调节件，用户通过操作该第一调节件对发射频率进行调整。

可选地，该超声探头应用于胎心率多普勒检测中，相应地，检测结果包括胎心音频。该人机交互单元还包括音频输出件以及第二调节件，音频输出件用于播放胎心音频；第二调节件与音频输出件连接，第二调节件用于调整胎心音频的音量。

如图7所示，该超声探头还包括有信号提取单元50，与超声接收单元20的输出连接，用于对超声接收单元20输出的信号进行解调、采样保持、滤波以及放大等等，将高频信号频谱搬移到音频信号。

以胎心率检测为例，该超声探头为胎心率检测探头，如图7所示，用户通过人机交互单元40对发射频率进行调整，相应地，调整后的发射频率输出至控制单元30。控制单元30基于该调整后的发射频率生成发射频率信号以及控制信号，将发射频率信号发送至超声发射单元10，将控制信号发送至超声接收单元20的变频电路。超声发射单元10对发射频率信号进行处理后驱动超声波换能器发射超声波，该超声波换能器还接收超声回波，并将超声回波发送至超声接收单元20。变频电路21在控制信号的作用下，调整超声接收单元20的接收频率。相应地，超声接收单元20基于该接收频率对超声回波信号进行选频等处理，并将处理后的信号发送给信号提取单元50。信号提取单元50用于对超声接收单元20输出的信号进行解调、采样保持、滤波以及放大等等，将高频信号频谱搬移到音频信号，并经控制单元30发送至人机交互单元40输出检测结果。

本实用新型实施例还提供了一种超声设备，包括主机以及超声探头。其中，在主机上设置有超声探头接口，超声探头通过该超声探头接口与主机连接，用于将超声探头连接至主机。关于超声探头的具体结构细节请参见上文所述，在此不再赘述。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (13)

1.一种超声检测电路，其特征在于，包括：

超声发射单元，与控制单元连接，所述控制单元用于产生所述超声发射单元的发射频率信号；

超声接收单元，具有与所述控制单元连接的变频电路，所述控制单元还用于产生与所述发射频率信号对应的控制信号，所述控制信号用于调整所述变频电路的电路参数，以调整所述超声接收单元的接收频率。

2.根据权利要求1所述的超声检测电路，其特征在于，所述变频电路为调谐电路，所述控制信号用于调整所述调谐电路的谐振频率。

3.根据权利要求2所述的超声检测电路，其特征在于，所述变频电路包括：

电感；

可调电容模块，与所述电感并联，所述可调电容模块与所述控制单元连接。

4.根据权利要求3所述的超声检测电路，其特征在于，所述控制信号为电压信号，所述可调电容模块包括变容二极管。

5.根据权利要求3所述的超声检测电路，其特征在于，所述可调电容模块包括：

并联的至少两个电容支路，所述控制单元与所述至少两个电容支路连接，所述电容支路包括串联的第一可控开关与第一电容。

6.根据权利要求1所述的超声检测电路，其特征在于，所述变频电路为有源滤波放大电路，所述控制信号用于调整所述有源滤波放大电路的带宽及中心频率。

7.根据权利要求6所述的超声检测电路，其特征在于，所述有源滤波放大电路，包括：

并联的至少两个带宽支路，所述控制单元与所述至少两个带宽支路连接，所述带宽支路包括串联的第二可控开关与目标元件，所述目标元件包括第二电容和/或电阻。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的超声检测电路，其特征在于，所述超声检测电路还包括所述控制单元。

9.一种超声探头，其特征在于，包括：

探头本体；

权利要求1-8中任一项所述的超声检测电路，所述超声检测电路设置在所述探头本体内。

10.根据权利要求9所述的超声探头，其特征在于，所述超声探头还包括人机交互单元，与所述超声检测电路中的控制单元连接，用于展示所述超声检测电路的检测结果。

11.根据权利要求10所述的超声探头，其特征在于，所述人机交互单元包括第一调节件，所述调节件用于调整所述超声发射单元的发射频率。

12.根据权利要求10所述的超声探头，其特征在于，所述检测结果包括胎心音频，所述人机交互单元还包括：

音频输出件，用于播放所述胎心音频；

第二调节件，与所述音频输出件连接，所述第二调节件用于调整所述胎心音频的音量。

13.一种超声设备，其特征在于，包括：

主机，具有超声探头接口；

权利要求9-12中任一项所述的超声探头，所述超声探头通过所述超声探头接口与所述主机连接。

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