超声回波信号高速数据采集器及轴向分辨率测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种超声回波信号高速数据采集器及轴向分辨率测试装置，其中的超声回波信号高速数据采集器通过时钟电路为两采样保持电路赋予采样频率相同但相位相反的两采样时钟信号，使得通过两个AD转换器实现超声回波模拟信号的模数转换后，输出的两个超声回波数字信号的采样频率相同但相位相反，再利用并转串电路将这两个超声回波数字信号转换成采样频率翻倍的高速数字信号，从而提高了对超声回波信号的采集速率和采集精度，具有更快的数据处理能力，可靠性较高，能为最终的超声生物显微实时成像奠定前期实验基础；且结构简单，制作成本低。

High Speed Data Acquisition Device and Axial Resolution Testing Device for Ultrasound Echo Signal

The utility model relates to a high-speed data acquisition device for ultrasonic echo signal and an axial resolution testing device, in which the high-speed data acquisition device for ultrasonic echo signal assigns two sampling clock signals with the same sampling frequency but opposite phase to the two sampling and holding circuits through a clock circuit, so that two analog-to-digital conversion of the ultrasonic echo analog signal can be realized through two AD converters, and the output two signals can be obtained through two AD converters. The sampling frequencies of the two ultrasonic echo digital signals are the same but the phase is opposite. Then the two ultrasonic echo digital signals are converted into high-speed digital signals whose sampling frequencies are doubled by the parallel-to-serial circuit, which improves the acquisition speed and accuracy of the ultrasonic echo signal, has faster data processing ability and higher reliability, and can lay a foundation for the final ultrasound biomicroscopy real-time imaging. It has the advantages of simple structure and low production cost.

【技术实现步骤摘要】
超声回波信号高速数据采集器及轴向分辨率测试装置
本技术涉及一种超声回波信号高速数据采集器及轴向分辨率测试装置。
技术介绍
随着现代医学超声成像技术的发展，对通过采集器采集到的医学影像的分辨率及成像速度提出了越来越高的要求。其中，眼科超声生物显微镜(UltrasoundBiomicroscopy,UBM)是一种临床上用来活体观察眼前节结构、对眼前节生理及病理进行类似显微镜检查的高分辨率的眼科医学影像设备，其主要应用于眼科诊断中对眼前节疾病的诊断，包括青光眼、眼外伤、角膜疾病、睫状体疾病、晶状体疾病、葡萄膜疾病、脉络膜疾病、眼前段肿瘤等，能够为患者提供实时的高分辨率的诊断图像，帮助医生得出确切无误的诊断结构。这样UBM检查方式对患者不会造成任何的损伤，也使得医生的检查更加准确、简便易行，并且具有检查可多次重复以及不受患者浑浊角膜影响等特点。因此，通过UBM检查的方式已经成为眼科临床对一些眼前节疾病检查的重要方法，而目前国内外的UBM系统的发射频率普遍在35MHz和80MHz，已经达到了甚高频的范围，当扫查生物组织时，扫查得到的生物组织的结构分辨率最高可接近30μm。这么一来，医学影像分辨率和成像速度的提高也对用于采集超声回波信号的A/D数据采集器的速度和精度提出了更高的要求和挑战。但由于国内外市场上的微电子行业发展水平的限制，目前还没有提供一种单片ADC数模转换器件能够同时实现高速率和高精度的采样。因此，如何提供一种高速率和高精度的超声回波信号数据采集器为目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述现有技术的缺点和不足，本技术提供了一种超声回波信号高速数据采集器，能够提高对超声回波信号的采集速率和采集精度，具有更快的数据处理能力，可靠性较高，能为最终的超声生物显微实时成像奠定前期实验基础；且结构简单，制作成本低。另外，本技术还提供了一种轴向分辨率测试装置，用于测量上述超声回波信号高速数据采集器的分辨率，从而观测该数据采集器对数据采集的准确性及一致性是否达到临床超声生物显微镜的分辨率要求，以保证制成的超声回波信号高速数据采集器能够满足医用使用要求。为实现本技术的第一目的，本技术首先提供一种超声回波信号高速数据采集器，其包括时钟电路、两采样保持电路、两AD转换器、并转串电路和数字信号处理器；所述时钟电路的两采样时钟输出端分别输出两路采样时钟信号至所述两采样保持电路的采样时钟输入端；两采样时钟信号的频率相同且相位相反；所述两采样保持电路的两模拟信号输入端分别与外部的两超声回波接收探头电连接，并接收由两超声回波接收探头检测得到的超声回波模拟信号；所述两AD转换器分别接收由所述两采样保持电路输出的超声回波模拟信号，并分别对两超声回波模拟信号进行模数转换处理，得到两超声回波数字信号；两超声回波模拟信号的频率和相位分别与所述两采样时钟信号的频率和相位一致；所述并转串电路接收由所述两AD转换器输出的两超声回波数字信号，并对两超声回波数值信号进行差分处理后输出一高速数字信号；所述高速数字信号的频率为任一采样时钟信号的频率的两倍；所述数字信号处理器接收并保存所述高速数字信号。相对于现有技术，本技术通过时钟电路为两采样保持电路赋予采样频率相同但相位相反的两采样时钟信号，使得通过两个AD转换器实现超声回波模拟信号的模数转换后，输出的两个超声回波数字信号的采样频率相同但相位相反，再利用并转串电路将这两个超声回波数字信号转换成采样频率翻倍的高速数字信号，从而提高了对超声回波信号的采集速率和采集精度，具有更快的数据处理能力，可靠性较高，能为最终的超声生物显微实时成像奠定前期实验基础；且结构简单，制作成本低。所述两超声回波模拟信号并行输入到并转串电路中，并通过并转串电路转换成串行的所述高速数字信号。进一步，所述两采样时钟信号的采样频率为120MHz，且两采样时钟信号的相位分别为0度和180度；以及，所述并转串电路输出的高速数字信号的频率为240MHz。通过此处限定，有利于保证最终得到的高速数字信号的采样频率能处于一个更高且更合适的水平，从而进一步保证本技术的数据采集器对超声回波信号的采集数量和采集精度，也具有更快更稳定的数据处理能力。进一步，本技术超声回波信号高速数据采集器还包括显示器；所述显示器与所述数字信号处理器信号连接，并显示由所述数字信号处理器对所述高速数字信号处理后的信号。通过增设显示器，有利于对采集到的信号进行显示，从而使得最终处理得到的信号更加清楚直观。进一步，所述两采样保持电路和两AD转化器分别为一双通道高速模数转换器LTC-2285的两采样保持电路和两AD转换器；且/或，所述时钟电路、并转串电路和数字信号处理器分别为一FPGA器件的时钟电路、并转串电路和数字信号处理器。通过选用双通道高速模数转换器LTC-2285来实现两采样保持电路和两AD转换器的功能，能够更好地实现本技术进行高频、高速和高精度采集超声回波信号，并有利于功耗的降低和体积的减小，进一步提高信号处理效率。进一步，所述双通道高速模数转换器LTC-2285的数字输出供电电源管脚通过一电容值为0.1μF的瓷片电容接地；且/或，所述FPGA器件为EP4CE22F17C6型号的FPGA器件，且两采样时钟信号由该FPGA器件的同一PLL时钟模块产生。通过在双通道高速模数转换器LTC-2285的数字输出供电电源管脚增设电容，并对电容的电容值和类型进行限定，有利于去耦作用，去除电源管脚上的噪声；通过利用同一PLL时钟模块产生所需的两采样时钟信号，甚至产生本技术中所需要用到的所有时钟信号，有利于保证各个时钟信号的相位的稳定性，避免时钟相位偏差而对采集精度和采集效率造成影响。进一步，所述PLL时钟模块的两采样时钟信号输出端分别与所述两采样保持电路的时钟输入端之间连接的两导线的长度相等。通过此处限定，有利于进一步保证了采样时钟相位的一致性及准确性。其次，为实现本技术的另一目的——观测本技术的高速数据采集器对数据采集的准确性及一致性，并是否达到临床超声生物显微镜的分辨率要求，相应的，本技术还提供一种轴向分辨率测试装置，用于测试权上述任一项所述的超声回波信号高速数据采集器的轴向分辨率，其包括水槽、吸声垫板、玻璃基座和两测试靶线；所述吸声垫板设置于水槽内底面；所述玻璃基座一侧开设有开口，并设置于所述吸声垫板的顶面；所述两测试靶线上下设置于玻璃基座的开口处，并与水平面平行。故本技术的轴向分辨率测试装置能够用于测量上述超声回波信号高速数据采集器的分辨率，从而观测该数据采集器对数据采集的准确性及一致性是否达到临床超声生物显微镜的分辨率要求，以保证制成的超声回波信号高速数据采集器能够满足医用使用要求；且结构简单，易于实现，制造成本和制造难度低。进一步，所述水槽中盛放有脱气蒸馏水；且/或，所述吸声垫板为吸声橡胶垫板；且/或，所述玻璃基座为U形结构的有机玻璃基座；且/或，所述两测试靶线都为钨丝靶线；且/或，每测试靶线的直径为10μm，且/或，所述两测试靶线之间的距离为40μm。通过此处限定，有利于对轴向分辨率测试装置的结构进一步完善，从而能够进一步提高本技术的轴向分辨率测试装置的测试精度和测试结果的准确性。进一步，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声回波信号高速数据采集器，其特征在于：包括时钟电路、两采样保持电路、两AD转换器、并转串电路和数字信号处理器；所述时钟电路的两采样时钟输出端分别输出两路采样时钟信号至所述两采样保持电路的采样时钟输入端；两采样时钟信号的频率相同且相位相反；所述两采样保持电路的两模拟信号输入端分别与外部的两超声回波接收探头电连接，并接收由两超声回波接收探头检测得到的超声回波模拟信号；所述两AD转换器分别接收由所述两采样保持电路输出的超声回波模拟信号，并分别对两超声回波模拟信号进行模数转换处理，得到两超声回波数字信号；两超声回波模拟信号的频率和相位分别与所述两采样时钟信号的频率和相位一致；所述并转串电路接收由所述两AD转换器输出的两超声回波数字信号，并对两超声回波数值信号进行差分处理后输出一高速数字信号；所述高速数字信号的频率为任一采样时钟信号的频率的两倍；所述数字信号处理器接收并保存所述高速数字信号。

【技术特征摘要】
1.一种超声回波信号高速数据采集器，其特征在于：包括时钟电路、两采样保持电路、两AD转换器、并转串电路和数字信号处理器；所述时钟电路的两采样时钟输出端分别输出两路采样时钟信号至所述两采样保持电路的采样时钟输入端；两采样时钟信号的频率相同且相位相反；所述两采样保持电路的两模拟信号输入端分别与外部的两超声回波接收探头电连接，并接收由两超声回波接收探头检测得到的超声回波模拟信号；所述两AD转换器分别接收由所述两采样保持电路输出的超声回波模拟信号，并分别对两超声回波模拟信号进行模数转换处理，得到两超声回波数字信号；两超声回波模拟信号的频率和相位分别与所述两采样时钟信号的频率和相位一致；所述并转串电路接收由所述两AD转换器输出的两超声回波数字信号，并对两超声回波数值信号进行差分处理后输出一高速数字信号；所述高速数字信号的频率为任一采样时钟信号的频率的两倍；所述数字信号处理器接收并保存所述高速数字信号。2.根据权利要求1所述的超声回波信号高速数据采集器，其特征在于：所述两超声回波模拟信号并行输入到并转串电路中，并通过并转串电路转换成串行的所述高速数字信号。3.根据权利要求2所述的超声回波信号高速数据采集器，其特征在于：所述两采样时钟信号的采样频率为120MHz，且两采样时钟信号的相位分别为0度和180度；以及，所述并转串电路输出的高速数字信号的频率为240MHz。4.根据权利要求1～3任一项所述的超声回波信号高速数据采集器，其特征在于：还包括显示器；所述显示器与所述数字信号处理器信号连接，并显示由所述数字信号处理器对所述高速数字信号处理后的信号。5.根据权利要求4所述的超声回波信号高速数据采...

【专利技术属性】
技术研发人员：周盛，王晓春，计建军，杨军，王延群，
申请(专利权)人：中国医学科学院生物医学工程研究所，
类型：新型
国别省市：天津,12