多功能掌上兽用超声系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多功能掌上兽用超声系统，该系统包括用于B型超声二维扫描的机械扇形扫描探头，机械扇形扫描探头连接探头收发控制电路，探头收发控制电路连接信号放大电路，信号放大电路连接A/D转换电路，A/D转换电路连接用于超声信号的处理、显示控制的FPGA电路，FPGA电路既连接探头收发控制电路，又连接存储器；还包括用于读取耳标ID的天线，天线连接ARM控制器，ARM控制器连接FPGA电路。本实用新型专利技术能够完成B型超声的妊娠监测、疾病诊断，背膘、眼肌的全自动测量，耳标ID读取、数据管理。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种兽用超声系统，特别涉及一种具有常规二维超声检查、自动 背膘测量以及动物耳标ID读取、数据管理功能的超声系统。
技术介绍
兽用超声检查主要有两个方面的应用：动物的背膘、眼肌测量，妊娠监测及疾病诊 断。动物的背膘、眼肌测量有助于动物的配种选育和改良，是两个主要的选育指标；还可用 于屠体肉质等级的评定、瘦肉率的计算（需输入胴体重）。妊娠监测包括监测卵泡发育、早 孕检测、妊娠期监测以及后观察子宫复原状况等。可以为配种时间、提高配种成功率提供可 靠的科学依据、监测发育异常以便及时处理。 在对牲畜的日常管理当中，电子耳标ID的读取、数据管理满足了人们对动物养 殖、运输、屠宰全过程的可控制性和可追溯性的管理需求，成为了现代畜牧养殖及管理必不 可少的、科学有效的现代化工具。基于电子耳标的管理方便快捷，节省大量时间，不必再翻 查原始的手工编制档案卡片。同时可以将数据传输至后台计算机中，在后台计算机中建立 牲畜档案。通过计算机专业记录每头牲畜的详细信息。不必为记录模糊不清或档案卡片丢 失而苦恼。 传统的妊娠监测、疾病诊断采用B型超声来完成。背膘、眼肌的测量也可以用B型 超声来完成，但手工操作繁琐，也难免引入操作上的误差；也可以选用专门的背膘测量仪， 一般采用A型超声实现。动物耳标ID读取、数据的现场收集一般采用专用的手持设备来完 成。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种多功能的掌上兽用超声系统，可以完成： (I)B型超声的妊娠监测、疾病诊断； (2)背膘、眼肌的全自动测量； (3)耳标ID读取、数据管理。 在一台掌上设备上实现传统三台设备的功能，满足日常兽用超声的大部分需求。 本技术技术方案按照下述方法实现： 一种多功能掌上兽用超声系统，该系统包括用于B型超声二维扫描的机械扇形扫 描探头，所述机械扇形扫描探头连接探头收发控制电路，所述探头收发控制电路连接信号 放大电路，所述信号放大电路连接A/D转换电路，所述A/D转换电路连接用于超声信号的处 理、显示控制的FPGA电路，所述FPGA电路即连接探头收发控制电路，又连接存储器；还包括 用于读取耳标ID的天线，所述天线连接ARM控制器，所述ARM控制器连接FPGA电路。 所述FPGA电路和ARM控制器分别连接液晶屏触摸板。 所述ARM控制器连接USB接口、电池和按键键盘。 所述FPGA电路采用EP4CE10F17型芯片。 所述ARM控制器采用STM32F407型控制器。 自动背膘、眼肌测量功能的实现方法为： a、将机械扇形扫描探头中的换能器停止在中间位置并施加保持力矩； b、换能器进行定时发射接收，实现A型扫描，获取声束方向上的超声回波幅度信 息； c、根据超声回波自动识别脂间筋膜、眼肌筋膜位置，进而计算出背膘厚度及眼肌 厚度。 此方法能够自动判断测量结果的可信度，还能够计算动物的瘦肉率，需要输入动 物的体重。 本技术的有益效果是： 1、B超、背膘测量、耳标读取功能三合一，外观小巧便于使用； 2、全自动的背膘、眼肌厚度测量，并自动判断可信度。【附图说明】 图1本技术原理框图； 图2本技术的背膘测量模式人机界面示意图； 图3本技术背膘眼肌测量示意图； 图4本技术主机操作流程图。【具体实施方式】 以下结合附图，通过具体实施例对本技术技术方案做进一步的说明。 本技术的实施例以猪为例，如图1所示，机械扇形扫描探头1完成B型超声 的二维扫描，在背膘、眼肌测量模式，机械扇形扫描探头1位于中央扫描线的位置并保持不 动； 探头收发控制电路2 -方面控制探头内超声换能器的运动，另一方面输出发射脉 冲至发射/接收电路，将微弱电信号经过信号放大电路3放大后再经A/D转换电路4转换 成数字信号送FPGA电路5 ; FPGA电路5完成超声信号的处理、显示控制等。信号处理完成信号的数字放大、滤 波、包络检测、对数压缩等处理，得到可以用于显示的图像数据； 探头扫描时，获取的图像数据一方面存储到图像存储器6,同时控制器读取图像存 储器6的数据进行数字扫描变换（DSC)，与用户界面叠加后在显示器上显示出来； 背膘、眼肌测量模式下，对声束上的超声信号进行边沿检测，得到脂间筋膜、眼肌 筋膜位置，进而计算出背膘厚度及眼肌厚度； 超声检查结束后，读取电子耳标ID，并根据所在模式提示（B型模式或背膘测量模 式）诊断结果（妊娠状态）或直接记录背膘、眼肌的测量数据。电子耳标ID读取用的天 线7布局在机壳的内侧，使设计紧凑；由于是125K的低频信号，塑料外壳对天线信号几无影 响。 背膘、眼肌的厚度测量亦是通过机械扇形扫描探头来实现的，具体步骤是： a、将超声换能器停止在中间位置并施加保持力矩，此时收发声束的方向与探头的 中心轴线重合； b、超声换能器进行定时发射接收，实现A型扫描。获取声束方向上的超声回波幅 度信息。脂间筋膜、眼肌筋膜对应的深度处出现脉冲波形，微动探头使声束垂直于动物背膘 测量位置处表面，此时的波形具有陡峭的上升边沿； c、按测量键开始自动测量。根据超声回波自动识别脂间筋膜、眼肌筋膜的上升沿 陡峭处位置。如图3所示，记S1, S2, S3, &分别为第一二层背膘脂间筋膜、第二三层背膘脂 间筋膜、眼肌上筋膜、眼肌下筋膜位置的对应采样点序号，而Stl为表面皮肤处对应的采样点 序号。各层背膘及眼肌厚度为： BF1= (S1-Stl) *T*Vfat/2 Loin = (S4-S3) *T*Vloin/2 其中，T是采样点的时间间隔，单位uS ;VFAT、V_分别是脂肪与眼肌的声速。第二三 层的背膘厚同理可得。并不是所有的动物都具有三层背膘，只需将所有有效的各层背膘厚 相加就是最终的背膘厚度结果。 d、自动测量得到四组数据后停止，计算出各项的均值、标准差，分别记作AVG、STD。 如果输入了体重，瘦肉率也自动被估算出来。图2是背膘测量模式人机界面截图，下方的圆 点代表此项的测量值是否可信。判断的依据可以优选的取为：STD/AVG大于预设的值，数据 的波动过大，可信度不高，用网格圆点表示；反之，用空圆点表示。 本技术的耳标ID读取天线7采用125K的低频天线，长宽一般不低于6*3cm 的尺寸。较大的天线面积、较多的天线线圈圈数有助于提高读写的有效距离。优选的安装 位置是掌上手持式主机的后壳，此处较为平整且面积大，易于放置低频天线。如果放置在探 头位置，空间较为紧张。并且，操作时人手容易造成对125K射频信号的遮挡。 图4是本技术的主机操作流程。有二维B型扫描及背膘测量模式两种类型， 2B模式也可视作二维B型扫描。无论何种模式，扫描结束后获得了满意的结果，然后进入耳 标ID扫码、数据记录阶段。扫描结束后，如果是B型模式，弹出选单选择已怀孕、未怀孕、坏 胎、死胎、不确定等项目记录下来；如果是背膘测量模式，自动将测得的结果记录。数据记录 的具体格式如下表所示： 本技术装置的数据记录可以方便的通过外部存储或者USB接口 10传到计算 机，进行进一步的处理，例如导入管理系统等。 本技术还具有液晶屏触摸板9、按键键盘12、电池11等多种外设，由ARM控 制器8统一协调处理，FPGA电路5选用低成本的EP4CE10F17型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能掌上兽用超声系统，该系统包括用于B型超声二维扫描的机械扇形扫描探头，其特征在于：所述机械扇形扫描探头连接探头收发控制电路，所述探头收发控制电路连接信号放大电路，所述信号放大电路连接A/D转换电路，所述A/D转换电路连接用于超声信号的处理、显示控制的FPGA电路，所述FPGA电路既连接探头收发控制电路，又连接存储器；还包括用于读取耳标ID的天线，所述天线连接ARM控制器，所述ARM控制器连接FPGA电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，康恺，徐春梅，步国正，
申请(专利权)人：徐州市凯信电子设备有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32