TWI644526B - 超音波系統及雜訊消除方法 - Google Patents

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Abstract

一種超音波系統，包含一超音波探頭、N個開關元件以及一處理單元，其中N個開關元件電性連接於超音波探頭，處理單元電性連接於超音波探頭與N個開關元件，且N為正整數。超音波探頭以一掃描頻率收發一超音波訊號。每一個開關元件具有一主輸出頻率。處理單元將超音波訊號轉換為一超音波影像。處理單元判斷超音波影像中是否存在一雜訊。當處理單元判斷超音波影像中存在雜訊時，處理單元調整N個開關元件中的至少其中之一之主輸出頻率。

Description

超音波系統及雜訊消除方法
本發明關於一種超音波系統及雜訊消除方法，尤指一種可將雜訊自超音波影像中消除之超音波系統及雜訊消除方法。
由於超音波掃描具有不破壞材料結構以及人體細胞的特性，因而普遍地被應用於材料領域以及臨床醫學檢測。在超音波系統中，為了電源效率，通常會使用許多的開關元件，且不同的開關元件具有不同的主輸出頻率。開關元件之主輸出頻率很容易干擾到超音波影像，而在超音波影像中產生雜訊，進而影響超音波影像的判讀結果。為了避免超音波系統所產生的超音波影像有落差，如何避免開關元件之主輸出頻率在超音波影像中產生雜訊，便成為設計上的一大課題。
本發明的目的之一在於提供一種可將雜訊自超音波影像中消除之超音波系統及雜訊消除方法，以解決上述問題。
根據一實施例，本發明之超音波系統包含一超音波探頭、N個開關元件以及一處理單元，其中N個開關元件電性連接於超音波探頭，處理單元電性連接於超音波探頭與N個開關元件，且N為正整數。超音波探頭以一掃描頻率收發一超音波訊號。每一個開關元件具有一主輸出頻率。處理單元將超音波訊號轉換為一超音波影像。處理單元判斷超音波影像中是否存在一雜訊。當處理單元判斷超音波影像中存在雜訊時，處理單元調整N個開關元件中的至少其中之一之主輸出頻率。
根據另一實施例，本發明之雜訊消除方法適用於一超音波系統。超音波系統包含一超音波探頭、N個開關元件以及一處理單元，其中N個開關元件電性連接於超音波探頭，處理單元電性連接於超音波探頭與N個開關元件，且N為正整數。每一個開關元件具有一主輸出頻率。雜訊消除方法包含下列步驟：超音波探頭以一掃描頻率收發一超音波訊號；處理單元將超音波訊號轉換為一超音波影像；處理單元判斷超音波影像中是否存在一雜訊；以及當處理單元判斷超音波影像中存在雜訊時，處理單元調整N個開關元件中的至少其中之一之該主輸出頻率。
綜上所述，當超音波影像中存在雜訊時，此雜訊有可能是由開關元件之主輸出頻率所產生。因此，當超音波影像中存在雜訊時，本發明會調整開關元件之主輸出頻率，以期能將雜訊自超音波影像中消除。需說明的是，若所有開關元件之主輸出頻率皆調整後，仍無法將雜訊自超音波影像中消除，表示此雜訊非由開關元件之主輸出頻率所產生。此時，便需以其它方式將雜訊自超音波影像中消除。換言之，本發明係藉由調整開關元件之主輸出頻率來消除由開關元件之主輸出頻率所產生之雜訊。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
請參閱第1圖以及第2圖，第1圖為根據本發明一實施例之超音波系統1的功能方塊圖，第2圖為根據本發明一實施例之雜訊消除方法的流程圖。第2圖中的雜訊消除方法可利用第1圖中的超音波系統1來實現。
如第1圖所示，超音波系統1包含一超音波探頭10、N個開關元件12a-12e、一處理單元14以及一記憶單元16，其中N個開關元件12a-12e電性連接於超音波探頭10，且處理單元14電性連接於超音波探頭10、N個開關元件12a-12e與記憶單元16，N為正整數。於此實施例中，N為5。換言之，超音波系統1可包含一或多個開關元件，視實際應用而定。需說明的是，超音波系統1中通常還會設置有其它必要的電路與元件，在此不再贅述。此外，處理單元14可為一具有訊號處理功能之處理器或控制器。
於此實施例中，超音波系統1可包含一切換式電源供應模組18，電性連接超音波探頭10與處理單元14並提供一電源予超音波系統1中的電子元件。開關元件12a-12e的至少其中之一可為切換式電源供應模組18中的一電子開關。如第1圖所示，開關元件12a-12b係為切換式電源供應模組18中的電子開關。此外，每一個開關元件12a-12e具有一主輸出頻率，且記憶單元16儲存每一個開關元件12a-12e之主輸出頻率。
在執行本發明之雜訊消除方法時，首先，超音波探頭10以一掃描頻率收發一超音波訊號（第2圖中的步驟S10）。接著，處理單元14將超音波訊號轉換為一超音波影像（第2圖中的步驟S12）。接著，處理單元14判斷超音波影像中是否存在一雜訊（第2圖中的步驟S14）。當處理單元14判斷超音波影像中存在雜訊時，處理單元14調整開關元件12a-12e中的至少其中之一之主輸出頻率（第2圖中的步驟S16）。需說明的是，當處理單元14判斷超音波影像中不存在雜訊時，便不需調整開關元件12a-12e之主輸出頻率（第2圖中的步驟S18）。
進一步來說，當超音波影像中存在雜訊時，此雜訊有可能是由開關元件12a-12e中的至少其中之一之主輸出頻率所產生。因此，當超音波影像中存在雜訊時，本發明會調整開關元件12a-12e中的至少其中之一之主輸出頻率，以將雜訊自超音波影像中消除。需說明的是，若所有開關元件之主輸出頻率皆調整後，仍無法將雜訊自超音波影像中消除，表示此雜訊非由開關元件12a-12e之主輸出頻率所產生。此時，便需以其它方式將雜訊自超音波影像中消除。換言之，本發明係藉由調整開關元件12a-12e之主輸出頻率來消除由開關元件12a-12e之主輸出頻率所產生之雜訊。
於此實施例中，超音波探頭10係不針對一物體收發超音波訊號。舉例而言，超音波探頭10可對空中收發超音波訊號，使得處理單元14將超音波訊號轉換為具有空畫面之超音波影像。當處理單元14分析在超音波影像中有一實線線段或一虛線線段時，處理單元14即可判斷在超音波探頭10尚未針對特定物體收發超音波訊號前，超音波影像中即存在雜訊。
於此實施例中，處理單元14可以一脈衝波（pulse wave，PW）模式或一連續波（continuous wave，CW）模式將超音波訊號轉換為超音波影像。此外，超音波探頭10之掃描頻率可具有一容許範圍。在實際應用時，超音波探頭10用以發射超音波訊號的掃描頻率以及用以接收超音波訊號的掃描頻率可能有些許差異，但即使在該請況下，超音波探頭10用以發射以及接收超音波訊號的掃描頻率皆仍落在前述容許範圍內。當超音波探頭10用以發射超音波訊號的掃描頻率以及用以接收超音波訊號的掃描頻率不同時，本發明中所指的掃描頻率特別指超音波探頭10用以接收超音波訊號的掃描頻率。
請參閱第3圖，第3圖為第2圖中的步驟S16根據一實施例的詳細流程圖。當處理單元14判斷超音波影像中存在雜訊時，處理單元14可進一步判斷每一個開關元件12a-12e之主輸出頻率之M倍是否落在掃描頻率之容許範圍內（第3圖中的步驟S160）。當處理單元14判斷開關元件12a-12e中之一第i個開關元件之主輸出頻率之M倍落在掃描頻率之容許範圍內時，處理單元14即會調整第i個開關元件之主輸出頻率，使調整後之第i個開關元件之主輸出頻率之M倍落在掃描頻率之容許範圍外（第3圖中的步驟S162）。於此實施例中，M為正整數，且i為小於或等於N之正整數。需說明的是，處理單元14可將第i個開關元件之主輸出頻率往上調整或往下調整，視實際應用而定，只要第i個開關元件調整後的主輸出頻率之M倍落在掃描頻率之容許範圍外即可。
舉例而言，假設超音波探頭10之掃描頻率為1400KHz，容許範圍為±50KHz，且開關元件12a之主輸出頻率為350KHz。由於開關元件12a之主輸出頻率的4倍（亦即，350KHz*4=1400KHz）落在掃描頻率之容許範圍（亦即，1400±50KHz）內，因此，處理單元14可將開關元件12a之主輸出頻率往上調整為例如是400KHz或往下調整為例如是300KHz，以使調整後之開關元件12a之主輸出頻率之M倍落在掃描頻率之容許範圍外。藉此，即可避免開關元件12a之主輸出頻率於超音波影像中產生雜訊。
需說明的是，當有兩個以上的開關元件之主輸出頻率之M倍落在掃描頻率之容許範圍內時，處理單元14需分別調整兩個以上的開關元件之主輸出頻率，使調整後之兩個以上的開關元件之主輸出頻率之M倍分別落在掃描頻率之容許範圍外。此外，開關元件之主輸出頻率的調整幅度可根據實際應用而設定。
綜上所述，當超音波影像中存在雜訊時，此雜訊有可能是由開關元件之主輸出頻率所產生。因此，當超音波影像中存在雜訊時，本發明會調整開關元件之主輸出頻率，以期能將雜訊自超音波影像中消除。需說明的是，若所有開關元件之主輸出頻率皆調整後，仍無法將雜訊自超音波影像中消除，表示此雜訊非由開關元件之主輸出頻率所產生。此時，便需以其它方式將雜訊自超音波影像中消除。換言之，本發明係藉由調整開關元件之主輸出頻率來消除由開關元件之主輸出頻率所產生之雜訊。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1 超音波系統 10 超音波探頭 12a-12e 開關元件 14 處理單元 16 記憶單元 18 切換式電源供應模組 S10-S18、S160-S162 步驟
第1圖為根據本發明一實施例之超音波系統的功能方塊圖。 第2圖為根據本發明一實施例之雜訊消除方法的流程圖。 第3圖為第2圖中的步驟S16根據一實施例的詳細流程圖。

Claims (10)

  1. 一種超音波系統，包含： 一超音波探頭，以一掃描頻率收發一超音波訊號； N個開關元件，電性連接於該超音波探頭，每一該開關元件具有一主輸出頻率，N為正整數；以及 一處理單元，電性連接於該超音波探頭與該N個開關元件，該處理單元將該超音波訊號轉換為一超音波影像，該處理單元判斷該超音波影像中是否存在一雜訊，當該處理單元判斷該超音波影像中存在該雜訊時，該處理單元調整該N個開關元件中的至少其中之一之該主輸出頻率。
  2. 如請求項1所述之超音波系統，其中該超音波探頭係不針對一物體收發該超音波訊號，當該處理單元分析在該超音波影像中有一實線線段或一虛線線段時，該處理單元判斷該超音波影像中存在該雜訊。
  3. 如請求項1所述之超音波系統，更包含一切換式電源供應模組，電性連接該超音波探頭與該處理單元並提供一電源，其中該N個開關元件的至少其中之一為該切換式電源供應模組中的一電子開關。
  4. 如請求項1所述之超音波系統，其中該處理單元以一脈衝波模式或一連續波模式將該超音波訊號轉換為該超音波影像，該掃描頻率具有一容許範圍，當該處理單元判斷該超音波影像中存在該雜訊時，該處理單元判斷每一該開關元件之該主輸出頻率之M倍是否落在該掃描頻率之該容許範圍內，當該處理單元判斷該N個開關元件中之一第i個開關元件之該主輸出頻率之M倍落在該掃描頻率之該容許範圍內時，該處理單元調整該第i個開關元件之該主輸出頻率，使調整後之該第i個開關元件之該主輸出頻率之M倍落在該掃描頻率之該容許範圍外，M為正整數，i為小於或等於N之正整數。
  5. 如請求項1所述之超音波系統，另包含一記憶單元，電性連接於該處理單元，該記憶單元儲存每一該開關元件之該主輸出頻率。
  6. 一種雜訊消除方法，適用於一超音波系統，該超音波系統包含一超音波探頭、N個開關元件以及一處理單元，該N個開關元件電性連接於該超音波探頭，該處理單元電性連接於該超音波探頭與該N個開關元件，每一該開關元件具有一主輸出頻率，N為正整數，該雜訊消除方法包含下列步驟： 該超音波探頭以一掃描頻率收發一超音波訊號； 該處理單元將該超音波訊號轉換為一超音波影像； 該處理單元判斷該超音波影像中是否存在一雜訊；以及 當該處理單元判斷該超音波影像中存在該雜訊時，該處理單元調整該N個開關元件中的至少其中之一之該主輸出頻率。
  7. 如請求項6所述之雜訊消除方法，其中該超音波探頭係不針對一物體收發該超音波訊號，當該處理單元分析在該超音波影像中有一實線線段或一虛線線段時，該處理單元判斷該超音波影像中存在該雜訊。
  8. 如請求項6所述之雜訊消除方法，其中該超音波系統更包含一切換式電源供應模組，電性連接該超音波探頭與該處理單元並提供一電源，該N個開關元件的至少其中之一為該切換式電源供應模組中的一電子開關。
  9. 如請求項6所述之雜訊消除方法，其中該處理單元以一脈衝波模式或一連續波模式將該超音波訊號轉換為該超音波影像，該掃描頻率具有一容許範圍，該雜訊消除方法另包含下列步驟： 當該處理單元判斷該超音波影像中存在該雜訊時，該處理單元判斷每一該開關元件之該主輸出頻率之M倍是否落在該掃描頻率之該容許範圍內，其中M為正整數；以及 當該處理單元判斷該N個開關元件中之一第i個開關元件之該主輸出頻率之M倍落在該掃描頻率之該容許範圍內時，該處理單元調整該第i個開關元件之該主輸出頻率，使調整後之該第i個開關元件之該主輸出頻率之M倍落在該掃描頻率之該容許範圍外，其中i為小於或等於N之正整數。
  10. 如請求項6所述之雜訊消除方法，其中該超音波系統另包含一記憶單元，電性連接於該處理單元，該記憶單元儲存每一該開關元件之該主輸出頻率。
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