医用超声设备声输出测量系统技术方案

医用超声设备声输出测量系统属于医学测量仪器领域，测量水听器和参考水听器固定在具有１１个自由度的被测探头和测量水听器双向坐标精密定向和定位系统上，测量水听器和参考水听器电缆与存储示波器－计算机系统信号输入端连接，三维声场扫描步进电机驱动和控制系统通过ＲＳ２３２接口经电缆与存储示波器－计算机系统信号输出端连接，三维声场扫描步进电机驱动和控制系统经驱动电缆和信号电缆与具有１１个自由度的被测探头和测量水听器双向坐标精密定向和定位系统连接，附属设备与存储示波器－计算机系统相连，具有１１个自由度的被测探头和测量水听器双向坐标精密定向和定位系统设置在机械构架上。本发明专利技术能全面测量超声诊断仪在扫描状态下国标１６８４６－１９９７规定的全部指标参数。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及的是一种超声设备声输出测量系统，特别是一种医用超声设备声输出测量系统，属于医学测量仪器领域。
技术介绍
迄今为止，GB16846-1997(idt.IEC61157-1992)《医用超声诊断设备声输出公布要求》规定超声诊断设备声输出量公布参量为四项基本指标最大负声压p-，空间峰值时间峰值导出声强Ispta，输出波束声强Iob和最大时间平均声功率Pmax，此外还有一系列其它辅助参数，约10余项。经国家教育部查新站查新，再经检索后发现，与本专利技术最相关的文献为Roy C.Preston，The NPLUltrasound Beam Calibrator，IEEE Trans.UFFC(劳埃·普雷斯顿，NPL超声波束校准器，国际电子与电气工程师协会超声学、铁电学与频率控制学会刊)，35(2)，112-138，1988，经过仔细分析，发现是英国国家物理实验室(NPL)在上世纪八十年代中期的产品，当时超声诊断仪主流探头主要是线阵和机扫探头，国际上尚无对其声输出测量的统一标准。NPL UBC只能测量线阵自动扫描状态和机扫的停止扫描状态。其测量参数虽有p-，Ispta等内容，但因为不能对圆弧形辐射端面进行水听器端面的贴近的弧形扫描(要求圆弧中心与扫描扇面中心重合)，不能任意选择波束进行测量。而且其机械结构调节自由度只有7个，不能满足IEC61102-1991规定的需要11个自由度的要求。因而不能精密定向和定位。尤其是该装备不能测量高频微形宽波束导管式探头的Iob，其技术落后，功能过时，属淘汰产品，不能满足后来蓬勃发展起来的各种工作模式下凸阵、相控阵自动扫描系统的声输出测量和相应的国家标准的要求。NPL至今尚无更新产品问世。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种医用超声设备声输出测量系统，使其全面完成对各种工作模式的超声诊断仪在自动扫描状态下GB16846-1997规定的全部指标参数的测量。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术测量系统包括具有11个自由度的被测探头和测量水听器双向坐标精密定向和定位系统、三维声场扫描步进电机驱动和控制系统、存储示波器-计算机系统、测量水听器和参考水听器，附属设备，以及机械构架。其连接关系为测量水听器和参考水听器通过夹具固定在具有11个自由度的被测探头和测量水听器双向坐标精密定向和定位系统上，测量水听器和参考水听器的电缆直接与存储示波器-计算机系统的信号输入端相连接，向示波器输入声场声压信号和时间参考信号，供计算机存储计算处理；三维声场扫描步进电机驱动和控制系统通过RS232接口经电缆与存储示波器-计算机系统的信号输出端连接，接受其控制指令信号，三维声场扫描步进电机驱动和控制系统经驱动电缆和信号电缆与具有11个自由度的被测探头和测量水听器双向坐标精密定向和定位系统连接；附属设备与存储示波器-计算机系统相连，附属设备包括显示器和打印机，用来编程、操作、显示波形并打印测量报告；机械构架包括底座、立柱，立柱又包括门字形的立柱和两个弧形立柱，门字形的立柱设置在底座后方，弧形立柱设置在底座两侧；具有11个自由度的被测探头和测量水听器精密定向和定位系统设置在机械构架上。具有11个自由度的被测探头和测量水听器精密定向和定位系统包括水槽、被测探头调节支架、水听器、水听器安装调节支架、水听器三维扫描机构，其连接方式为水槽为有机玻璃大圆桶，位于整个系统正中底座之上，内装除气水；水听器及其安装调节支架位于水槽中，水听器安装调节支架由两个U形支架互相垂直绞连构成；水听器固底座定在其中一个开口向上的U形支架上，U形支架上设有两个调节旋纽，可调节水听器的两个方位角；水听器安装调节支架设置在水听器的升降杆下端，升降杆的上端设置在水听器三维扫描机构上，被测探头调节支架设置在水槽中。水听器三维扫描机构包括z方向手轮调节机构和x，y方向的两套丝杆-拖板电动机构，其连接方式为z方向手轮调节机构采用齿轮齿条啮合，与水听器的升降杆连接，并带动升降杆上下运动；z方向手轮调节机构固定在x，y方向两套丝杆-拖板电动机构上，采用步进电机或手轮带动水听器升降杆作x，y方向直线运动。整个水听器三维扫描机构设置在机械构架底座后方的门字形的立柱上。水听器安装在可绕在水平面内两个相互垂直的旋转轴旋转的水听器安装调节支架上，水听器可在水面上用调节旋钮方便地改变两个旋转角α’，β’。水听器安装调节支架设置在升降杆上。升降杆可用三个手轮，手动调节其三维位置x，y，z。其中xy位置大位移时还可自动移动，由步进电机驱动，z方向垂直移动采用齿条-蜗轮组驱动，具有自锁功能。精致灵巧的水听器支架设计令α’，β’角度调节均在水面上进行。所有接触水的部件均采用不锈钢或塑料制作。采用有机玻璃水槽，可清晰观察水中被测探头与水听器姿态。高精度的设计、精密的加工和严格的工艺控制，保证了系统的高度精确性。被测探头调节支架包括α、β、γ角度调节机构，XZ二维位置调节机构，被测探头夹板，其连接方式为被测探头调节支架固定在机械构架底座两侧的两个弧形立柱上，XZ二维位置调节机构固定在α、β、γ角度调节机构内环左边内侧，在XZ二维位置调节机构Z方向的滑板上安装被测探头夹板，用旋钮调节被测探头的X位置和Z位置。1、α、β、γ角度调节机构采用三环陀螺架式三轴转台结构，获得α，β，γ三自由度转角，保证三坐标轴相交于一点外环由两对固定在两个弧形立柱上的圆弧形导轨和滑块组成，在刚性圆形.底座两侧的两个弧形立柱上的圆环形轨迹上固定一对圆弧形导轨，在圆弧形导轨上安装一对圆弧形滑块。两个滑块中的轴孔用来安装X方向共轴的两段可转动的曲轴。调节滑块可绕Z轴沿圆形轨迹转动，改变γ角。中环中环成圆形，在其直径方向外侧用外环滑块轴孔内的两段曲轴固定。可用手轮带动绕X轴旋转，调节α角。内环内环呈带四个大圆角的正方形，其旋转轴线位于与X轴线同一个水平面内并与X轴垂直，Y旋转轴安装在中环(圆环)的直径方向上的轴瓦内，可以绕Y旋转轴，其转角β可以用手轮带动，也可用步进电机带动，由计算机来控制自动扫描。内两环采用转动力矩平衡技术，使β转动均匀。2.XZ二维位置调节机构XZ二维位置调节机构包括垂直(Z)和水平(X)两向精密滑动板导轨和小螺距副传动结构，其连接方式为XZ二维位置调节机构刚性固定在内环左内侧。垂直(Z)和水平(X)两向精密滑动板导轨通过小螺距副传动结构与手动调节旋纽连接。3.被测探头夹板被测探头用被测探头夹板夹紧，被测探头夹板为一对尼龙夹板，其中一块夹板用2只Y位置调节螺丝固定在XZ二维位置调节机构的Z滑板上。夹板上的安装孔是长条形孔，可使固定夹板时在Y方向用螺丝进行夹板位置的调节。本专利技术具有11个自由度的被测探头和测量水听器精密定向和定位系统，保证二者间位置的精密调节和准直定向，①被测探头夹具的空间位置可调整，使扇形扫描(凸阵、相控阵、机械扇扫)及宽波束探头的扇面中心，精确地定位于其坐标系的原点，被测探头既可绕Y轴在β角方向步进式精密扫描。也可让水听器沿y方向直线扫描。保证了测量扇扫探头的Iob和Pmax时的精确度。而NPL系统无此调节功能，不能正确测定扇扫探头的Iob与Pmax。②水听器安装支架的设计，使其两个旋转角的调节在水面上方便地进行。NPL系统只有一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种医用超声设备声输出测量系统，主要包括：三维声场扫描步进电机驱动和控制系统（２）、存储示波器－计算机系统（３）、测量水听器和参考水听器（４）、附属设备（５）、机械构架（６），其特征在于，还包括：具有１１个自由度的被测探头和测量水听器双向坐标精密定向和定位系统（１），其连接关系为：测量水听器和参考水听器（４）通过夹具固定在具有１１个自由度的被测探头和测量水听器双向坐标精密定向和定位系统（１）上，测量水听器和参考水听器（４）的电缆直接与存储示波器－计算机系统（３）的信号输入端相连接，三维声场扫描步进电机驱动和控制系统（２）通过ＲＳ２３２接口经电缆与存储示波器－计算机系统（３）的信号输出端连接，三维声场扫描步进电机驱动和控制系统（２）经驱动电缆和信号电缆与具有１１个自由度的被测探头和测量水听器双向坐标精密定向和定位系统（１）连接，附属设备（５）与存储示波器－计算机系统（３）相连，具有１１个自由度的被测探头和测量水听器精密定向和定位系统（１）设置在机械构架（６）上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：寿文德，夏荣民，钱德初，邹桂根，毕浩然，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]