一种可降低震动的超声机械线性扫描探头制造技术

技术编号:19377211 阅读:2 留言:0更新日期:2018-11-09 21:49
一种可降低震动的超声机械线性扫描探头,探头主架体是由底盘和一体连接在底盘盘面上的主体环构成,底盘通过螺丝固定连接在步进电机的前端面上,步进电机的电机轴贯穿底盘固定连接位于主体环内部的偏心轮,主体环的前端口沿直径水平设置有直线导轨,直线导轨上设置有换能器架,换能器架的前端固定设置有超声换能器,的偏心轮上设置有用于驱动换能器架沿直线导轨移动的拨杆。本发明专利技术可以获得高质量的高频超声图像的二维超声探头,该探头能够有效降低探头机械线性扫描时带来的机械震动,在驱动电机单向匀速旋转,超声换能器的直线运动速度是正弦模式情况下,做到在直线扫描范围内等空间间隔均匀采样,并能够准确检测超声换能器采集图像时的起始位置。

Ultrasonic mechanical linear scanning probe capable of reducing vibration

The main frame of the probe is composed of a chassis and a main ring connected to the chassis surface. The chassis is fixed on the front end of the stepper motor by screw. The motor shaft of the stepper motor runs through the chassis and fixes the eccentric wheel and the main ring located in the inner part of the main ring. Linear guideways are arranged horizontally along the diameter of the front port, transducer racks are arranged on the linear guideways, ultrasonic transducers are fixed at the front end of the transducer racks, and dial rods are arranged on the eccentric wheels to drive the transducer racks to move along the linear guideways. The invention can obtain a two-dimensional ultrasonic probe with high-quality high-frequency ultrasound image. The probe can effectively reduce the mechanical vibration caused by the mechanical linear scanning of the probe. When the driving motor rotates uniformly in one direction and the linear velocity of the ultrasonic transducer is in sinusoidal mode, it can achieve equal space interval in the linear scanning range. Uniform sampling, and can accurately detect the initial location of ultrasonic transducer when collecting images.

【技术实现步骤摘要】
一种可降低震动的超声机械线性扫描探头
本专利技术涉及一种扫描探头。特别是涉及一种可降低震动的超声机械线性扫描探头。
技术介绍
高频超声一般指中心频率大于10MHz的超声,高频超声因其超常的分辨能力,在皮肤、甲状腺及眼部等浅表器官疾病诊断方面具有十分重要的意义。高频超声图像的侧向分辨力和轴向分辨力决定了高频超声成像的质量,其中高频超声图像的侧向分辨力与声束的间隔有关,声束越细,侧向分辨力越好;高频超声图像的轴向分辨力与换能器的中心频率成正比,中心频率越高,轴向分辨力越好。目前在高频超声领域多采用单阵元机械扫描方式采集高频超声图像。常用的机械扫描方式有扇形扫描和线性扫描,对于以浅表器官为主要检测对象的高频超声来说,扇形扫描方式下超声对组织的入射角在整个成像平面上分布极不均匀,会导致图像的成像质量严重下降,而线性扫描可以有效解决这一问题。单阵元换能器中心频率可以做的很高,对于线性运动的单阵元超声换能器也能够达到精细的扫描声束间隔,因此单阵元的超声换能器做直线往复运动扫描可以解决扫描声束间隔要求小和换能器阵元中心频率要求高的矛盾。机械线性扫描可以选择用步进电机来驱动,如果采用步进电机双向转动的驱动方式,则超声换能器线性扫描改变方向时受力很大,很难做到匀速,而采用单向旋转的方法,通过传动机构将步进电机的圆周运动转化为超声换能器的直线运动,则可大大缓解这一问题。但是这种方法行成的扫描通常是不匀速的,超声换能器的直线运动速度是正弦模式的,如果采用等时间间隔采样,就会造成扫描区域内的采样线两侧密中间疏,使用这样的扫描采样线重建二维超声图像时就会对采样线密集区域进行一定的剔除,对采样线稀疏区域进行人为插值,不仅造成资源的浪费,还会对图像质量带来影响。机械线性扫描由于部件行程大,会引起超声探头较大的震动。由于高频超声精细的特点,如果不对超声探头进行减震处理,会给高频超声图像带来较大误差,采用加配重块的方法,可降低震动。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是,提供一种能够在直线扫描范围内等空间间隔均匀采样,并能够准确检测超声换能器采集图像时的起始位置的可降低震动的超声机械线性扫描探头。本专利技术所采用的技术方案是:一种可降低震动的超声机械线性扫描探头,包括步进电机和探头主架体,所述探头主架体是由底盘和一体连接在底盘盘面上的主体环构成,所述底盘通过螺丝固定连接在步进电机的前端面上,所述步进电机的电机轴贯穿所述底盘固定连接位于所述主体环内部的偏心轮,所述主体环的前端口沿直径水平设置有直线导轨,所述直线导轨上设置有换能器架,所述换能器架的前端固定设置有超声换能器,所述的偏心轮上设置有用于驱动所述换能器架沿所述直线导轨移动的拨杆。所述底盘的直径大于所述主体环的直径。所述的偏心轮包括有圆弧片体、一体连接在所述圆弧片体下边的第一矩形片体和一体连接在所述第一矩形片体下边的第二矩形片体,所述圆弧片体、第一矩形片体和第二矩形片体同轴,所述第一矩形片体的宽度大于第二矩形片体的宽度,所述圆弧片体的圆心位于所述第一矩形片体上,所述第二矩形片体的底边为弧形底边,所述圆弧片体的圆心也构成所述弧形底边的圆心,同时所述的圆心构成用于连接所述电机轴的轴孔的孔心,所述的拨杆设置在所述的第二矩形片体上。以偏心轮的轴为分界,当偏心轮设置有拨杆一侧的力矩包括换能器架和超声换能器时所得到的力矩与偏心轮没有设置拨杆一侧的力矩相等,且方向相反。所述探头主架体的主体环前端口的两侧相对称的向前凸出的形成有凸台,所述直线导轨的两端分别固定在两个所述的凸台上。所述的凸台上对应偏心轮设置有霍尔器件,所述偏心轮远离拨杆的一侧边上对应所述的霍尔器件设置有磁体,所述磁体与所述的霍尔器件共同构成探头位置检测装置。所述的换能器架包括有连接在所述直线导轨上的滑块,固定在所述滑块后侧的导向板,分别固定在所述滑块上端、导向板前侧用于安装超声换能器的倒L型安装架,所述导向板上形成有插入所述拨杆的垂直滑道,在所述偏心轮的驱动下,拨杆在垂直滑道内上下移动,带动所述滑块沿所述直线导轨水平移动移动,从而使所述超声换能器水平移动。所述步进电机工作时为单向匀速旋转,所述超声换能器在所述直线导轨上运动速度呈正弦变化,设计超声机械线性扫描探头中拨杆半径为R,直线扫描范围为L,每帧图像由N条采样线构成,在等空间间隔采样情况下,采样线的间隔为ΔL=L/(N-1),从而确定每条采样线的空间位置,根据每条采样线的空间位置能够得到相应采样线在拨杆运动轨迹上所对应的角度,也即每条采样线的位置与电机旋转角度的关系,第一条采样线在拨杆运动轨迹上所对应的角度α1,根据几何关系有cosα1=L/2R第n条采样线在拨杆运动轨迹上所对应的角度αn,根据几何关系有ΔL为每条采样线的空间间隔,由上式得到αn为通过上述公式得到每条采样线的位置与电机旋转角度的关系,得到了每条采样线所对应的旋转角,而步进电机是单向匀速旋转的,也就得到了每条采样线对应的采样时刻。本专利技术的一种可降低震动的超声机械线性扫描探头,可以获得高质量的高频超声图像的二维超声探头,该探头能够有效降低探头机械线性扫描时带来的机械震动,在驱动电机单向匀速旋转,超声换能器的直线运动速度是正弦模式情况下,做到在直线扫描范围内等空间间隔均匀采样,并能够准确检测超声换能器采集图像时的起始位置。本专利技术的有益效果是:(1)实现高频超声的机械线性扫描方式;(2)在步进电机作为驱动单向匀速旋转时,超声换能器的直线运动速度是正弦模式情况下,能够在直线扫描范围内等空间间隔均匀采样,提高图像质量;(3)该探头能够有效降低机械线性扫描时带来的机械震动;(4)该探头能够准确检测超声换能器采集图像时的起始位置。附图说明图1是本专利技术一种可降低震动的超声机械线性扫描探头的结构示意图;图2是本专利技术中偏心轮的结构示意图;图3是本专利技术的等空间间隔采样示意图。图中1:步进电机2:探头主架体2.1:底盘2.2:主体环3:霍尔器件4:磁体5:偏心轮5.1:有圆弧片体5.2:第一矩形片体5.3:第二矩形片体5.4:圆心5.5:轴孔6:直线导轨7:换能器架7.1:滑块7.2:导向板7.3:倒L型安装架7.4:垂直滑道8:超声换能器9:拨杆具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的一种可降低震动的超声机械线性扫描探头做出详细说明。如图1所示,本专利技术的一种可降低震动的超声机械线性扫描探头,包括步进电机1和探头主架体2,所述探头主架体2是由底盘2.1和一体连接在底盘2.1盘面上的主体环2.2构成,所述底盘2.1的直径大于所述主体环2.2的直径。所述底盘2.1通过螺丝固定连接在步进电机1的前端面上,所述步进电机1的电机轴贯穿所述底盘2.1固定连接位于所述主体环2.2内部的偏心轮5,所述主体环2.2的前端口沿直径水平设置有直线导轨6。所述直线导轨6上设置有换能器架7,所述换能器架7的前端固定设置有超声换能器8,所述的超声换能器8用来发射和接收超声波信号。所述的偏心轮5上设置有用于驱动所述换能器架7沿所述直线导轨6移动的拨杆9。所述探头主架体2的主体环2.2前端口的两侧相对称的向前凸出的形成有凸台2.3,所述直线导轨6的两端分别固定在两个所述的凸台2.3上。所述的凸台2.3上对应偏心轮5设置有霍尔器件3,所述偏心轮5远离拨杆9的一侧边本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种可降低震动的超声机械线性扫描探头,包括步进电机(1)和探头主架体(2),其特征在于,所述探头主架体(2)是由底盘(2.1)和一体连接在底盘(2.1)盘面上的主体环(2.2)构成,所述底盘(2.1)通过螺丝固定连接在步进电机(1)的前端面上,所述步进电机(1)的电机轴贯穿所述底盘(2.1)固定连接位于所述主体环(2.2)内部的偏心轮(5),所述主体环(2.2)的前端口沿直径水平设置有直线导轨(6),所述直线导轨(6)上设置有换能器架(7),所述换能器架(7)的前端固定设置有超声换能器(8),所述的偏心轮(5)上设置有用于驱动所述换能器架(7)沿所述直线导轨(6)移动的拨杆(9)。

【技术特征摘要】
1.一种可降低震动的超声机械线性扫描探头,包括步进电机(1)和探头主架体(2),其特征在于,所述探头主架体(2)是由底盘(2.1)和一体连接在底盘(2.1)盘面上的主体环(2.2)构成,所述底盘(2.1)通过螺丝固定连接在步进电机(1)的前端面上,所述步进电机(1)的电机轴贯穿所述底盘(2.1)固定连接位于所述主体环(2.2)内部的偏心轮(5),所述主体环(2.2)的前端口沿直径水平设置有直线导轨(6),所述直线导轨(6)上设置有换能器架(7),所述换能器架(7)的前端固定设置有超声换能器(8),所述的偏心轮(5)上设置有用于驱动所述换能器架(7)沿所述直线导轨(6)移动的拨杆(9)。2.根据权利要求1所述的一种可降低震动的超声机械线性扫描探头,其特征在于,所述底盘(2.1)的直径大于所述主体环(2.2)的直径。3.根据权利要求1所述的一种可降低震动的超声机械线性扫描探头,其特征在于,所述的偏心轮(5)包括有圆弧片体(5.1)、一体连接在所述圆弧片体(5.1)下边的第一矩形片体(5.2)和一体连接在所述第一矩形片体(5.2)下边的第二矩形片体(5.3),所述圆弧片体(5.1)、第一矩形片体(5.2)和第二矩形片体(5.3)同轴,所述第一矩形片体(5.2)的宽度大于第二矩形片体(5.3)的宽度,所述圆弧片体(5.1)的圆心(5.4)位于所述第一矩形片体(5.2)上,所述第二矩形片体(5.3)的底边为弧形底边,所述圆弧片体(5.1)的圆心(5.4)也构成所述弧形底边的圆心,同时所述的圆心(5.4)构成用于连接所述电机轴的轴孔(5.5)的孔心,所述的拨杆(9)设置在所述的第二矩形片体(5.3)上。4.根据权利要求3所述的一种可降低震动的超声机械线性扫描探头,其特征在于,以偏心轮(5)的轴为分界,当偏心轮(5)设置有拨杆(9)一侧的力矩包括换能器架(7)和超声换能器(8)时所得到的力矩与偏心轮(5)没有设置拨杆(9)一侧的力矩相等,且方向相反。5.根据权利要求1所述的一种可降低震动的超声机械线性扫描探头,其特征在于,所述探头主...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨军王文赛宋学东高璇周盛王晓春
申请(专利权)人:中国医学科学院生物医学工程研究所天津迈达医学科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:天津,12

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