声场测量系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种声场测量系统及其控制方法，声场测量系统包括：液体耦合剂槽，液体耦合剂槽内注有液体耦合剂；超声换能器，超声换能器为满足天线理论的平面型相控阵换能器且设置在液体耦合剂槽内；准直器，设在超声换能器发射超声的方向上，准直器的底部被构造成与超声换能器相适配且上部设置有夹持部；信号采集模块，用于拾取声场信号，信号采集模块与夹持部相匹配；运动模块，用于控制信号采集模块在空间内移动；控制模块，控制模块包括用于实时拾取信号采集模块的信号并进行处理和反馈的数据处理反馈软件。根据本发明专利技术的声场测量系统，有利于确定信号采集模块顶部位于超声换能器坐标系的精确的绝对位置，从而确保声场测量的准确性。

【技术实现步骤摘要】
声场测量系统及其控制方法
本专利技术涉及医疗
，尤其是涉及一种声场测量系统及其控制方法。
技术介绍
相关技术中，现有HIFU声场测量系统和方法主要针对包含固有焦点的球面型HIFU换能器。球面型换能器自身的聚焦超声调控范围较小或者没有，焦域形态相对固定，测量简单。对于满足天线理论的平面型HIFU相控阵换能器，鉴于其焦点调控采用全电子化的方式，聚焦超声调控范围较大，相应的焦域形态也不固定。现有HIFU声场测量系统和方法并未给出针对性的获得满足天线理论的平面型HIFU相控阵换能器的焦点调控范围的测量方案。现有HIFU声场测量系统和方法在确定水听器顶部位于超声换能器坐标系的绝对位置上具有局限性。现有技术一般设置换能器的脉冲输入模式，利用水听器寻找到最大声压，将换能器输入端的信号作为触发信号，与水听器接收到的信号进行对比，得到超声飞行时间，并乘以此时的水的声速，来得到水听器顶部位于换能器坐标系z轴(即换能器正前方)的坐标；对于与z轴垂直的xOy平面的坐标，则一般基于球面型换能器的轴对称性认为此时水听器顶部是居中的。基于上述方案寻找到的水听器顶部位于超声换能器坐标系的绝对位置容易引入误差，不确定性较大。鉴于球面型HIFU换能器的声场测量相对简单，现有针对该换能器的声场测量系统和方法基本不包含测量反馈，而是通过单独或者简单的数据后处理获得声场参数。这样的方式应用在满足天线理论的平面型HIFU相控阵换能器的声场测量以及声场参数获取上，会显得比较麻烦、滞后，不利于该换能器参数的实时反馈调整。
技术实现思路
<br>本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种声场测量系统，所述声场测量系统有利于确定信号采集模块顶部位于超声换能器坐标系的精确的绝对位置，从而确保声场测量的准确性。本专利技术的另一个目的在于提出一种声场测量方法，所述声场测量方法采用上述的声场测量系统。根据本专利技术第一方面实施例的声场测量系统，包括：液体耦合剂槽，所述液体耦合剂槽内注有液体耦合剂；超声换能器，所述超声换能器为满足天线理论的平面型相控阵换能器，所述超声换能器设置在所述液体耦合剂槽内；准直器，所述准直器设在所述超声换能器发射超声的方向上，所述准直器的底部被构造成与所述超声换能器相适配且上部设置有夹持部；信号采集模块，所述信号采集模块用于拾取声场信号，所述信号采集模块与所述夹持部相匹配；运动模块，所述运动模块用于控制所述信号采集模块在空间内移动；控制模块，所述控制模块包括用于实时拾取所述信号采集模块的信号并进行处理和反馈的数据处理反馈软件。根据本专利技术实施例的声场测量系统，通过为超声换能器配置定制的准直器，有利于确定信号采集模块顶部位于超声换能器坐标系的精确的绝对位置，通过数据处理反馈软件可以实时拾取信号采集模块的信号并进行处理和反馈，从而有利于实现对超声换能器参数的实时反馈调整，进而确保声场测量的准确性。另外，根据本专利技术上述实施例的声场测量系统还具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的一些实施例，所述信号采集模块为水听器。进一步地，所述夹持部为形成在所述准直器顶部的开孔。根据本专利技术的一些实施例，所述声场测量系统还包括信号处理模块，所述信号处理模块包括：前置放大器，所述前置放大器与所述水听器相连，用于放大由所述水听器转换而来的电信号；耦合器，所述耦合器与所述前置放大器相适配，用于为所述前置放大器供电并进行信号耦合；示波器，所述示波器用于拾取耦合器上的水听器信号并实时显示。根据本专利技术的一些实施例，所述运动模块包括X轴、Y轴以及Z轴，所述Z轴上设有支架，所述信号采集模块适于通过所述支架与所述运动模块相连。根据本专利技术的一些实施例，所述声场测量系统还包括机架，所述机架的顶部形成有操作台，所述液体耦合剂槽设在所述操作台上。在本专利技术的一些实施例中，所述液体耦合剂为水，所述声场测量系统还包括：水处理模块，所述水处理模块用于确保所述液体耦合剂槽中水的含氧量不高于4ppm。根据本专利技术的一些实施例，所述声场测量系统还包括：吸声材料件，所述吸声材料件设于所述液体耦合剂槽的内表面以吸收声波。根据本专利技术第二方面实施例的声场测量系统的控制方法，所述控制方法采用上述所述的声场测量系统，所述控制方法包括以下步骤：步骤S10：确定信号采集模块顶部位于超声换能器坐标系的精确的绝对位置；步骤S20：将声场测量系统坐标系中信号采集模块顶部坐标设置为超声换能器坐标系中信号采集模块顶部的绝对位置所对应的坐标；步骤S30：依据超声换能器的尺寸，设置初选被测超声电子聚焦点调控范围；步骤S40：在初选被测超声电子聚焦点调控范围内设置离散式填充的焦点；步骤S50：超声换能器基于超声换能器坐标系发射超声聚焦到设置的焦点，信号采集模块基于超声换能器坐标系将信号采集模块顶部先移动到该焦点所在位置，然后在该焦点附近寻找接收电压的最大峰峰值，记录该最大峰峰值及其对应坐标；步骤S60：运动模块控制信号采集模块运动，重复所述步骤S50遍历所有的焦点；步骤S70：数据处理反馈软件对所述步骤S50和所述步骤S60记录的测量数据进行处理以获得所述超声换能器的聚焦性能。根据本专利技术第二方面实施例的声场测量系统的控制方法，通过采用上述第一方面实施例的声场测量系统，有利于确定信号采集模块顶部位于超声换能器坐标系的精确的绝对位置，从而确保声场测量的准确性。并且，所述控制方法包括测量反馈步骤，有利于对超声换能器参数的实时反馈调整。根据本专利技术的一些实施例，所述信号采集模块为水听器，所述夹持部为形成在所述准直器顶部的开孔，所述步骤S10包括：通过控制运动模块运动以控制水听器移动，使水听器顶部对准准直器上的开孔，水听器顶部与所述开孔重合以确定水听器顶部位于超声换能器坐标系的精确的绝对位置。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S30包括：设置横向尺寸为超声换能器的最大轮廓尺寸，纵向尺寸基于人体解剖矢状面厚度而定。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S70包括基于所述测量数据，数据处理反馈软件通过运算，给出超声换能器在初选被测超声电子聚焦点调控范围内各个设置焦点上的聚焦偏差分布和电压峰峰值分布，数据处理反馈软件预置有聚焦偏差阈值和电压峰峰值阈值，数据处理反馈软件根据所述聚焦偏差阈值和所述电压峰峰值阈值，将聚焦偏差和电压峰峰值在阈值范围内的区域勾勒出来，以获得基于预置阈值的聚焦范围。根据本专利技术的一些实施例，所述聚焦偏差阈值包括横向偏差阈值和纵向偏差阈值，所述横向偏差阈值不大于3mm，所述纵向偏差阈值不大于5mm；所述电压峰峰值包括最小电压峰峰值和最大电压峰峰值，所述电压峰峰值阈值为最小电压峰峰值相比最大电压峰峰值下降6dB或3dB。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术实施例的声场测量系统的一个示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声场测量系统，其特征在于，包括：/n液体耦合剂槽，所述液体耦合剂槽内注有液体耦合剂；/n超声换能器，所述超声换能器为满足天线理论的平面型相控阵换能器，所述超声换能器设置在所述液体耦合剂槽内；/n准直器，所述准直器设在所述超声换能器发射超声的方向上，所述准直器的底部被构造成与所述超声换能器相适配且上部设置有夹持部；/n信号采集模块，所述信号采集模块用于拾取声场信号，所述信号采集模块与所述夹持部相匹配；/n运动模块，所述运动模块用于控制所述信号采集模块在空间内移动；/n控制模块，所述控制模块包括用于实时拾取所述信号采集模块的信号并进行处理和反馈的数据处理反馈软件。/n

【技术特征摘要】
1.一种声场测量系统，其特征在于，包括：
液体耦合剂槽，所述液体耦合剂槽内注有液体耦合剂；
超声换能器，所述超声换能器为满足天线理论的平面型相控阵换能器，所述超声换能器设置在所述液体耦合剂槽内；
准直器，所述准直器设在所述超声换能器发射超声的方向上，所述准直器的底部被构造成与所述超声换能器相适配且上部设置有夹持部；
信号采集模块，所述信号采集模块用于拾取声场信号，所述信号采集模块与所述夹持部相匹配；
运动模块，所述运动模块用于控制所述信号采集模块在空间内移动；
控制模块，所述控制模块包括用于实时拾取所述信号采集模块的信号并进行处理和反馈的数据处理反馈软件。


2.根据权利要求1所述的声场测量系统，其特征在于，所述信号采集模块为水听器。


3.根据权利要求2所述的声场测量系统，其特征在于，所述夹持部为形成在所述准直器顶部的开孔。


4.根据权利要求2所述的声场测量系统，其特征在于，所述声场测量系统还包括信号处理模块，所述信号处理模块包括：
前置放大器，所述前置放大器与所述水听器相连，用于放大由所述水听器转换而来的电信号；
耦合器，所述耦合器与所述前置放大器相适配，用于为所述前置放大器供电并进行信号耦合；
示波器，所述示波器用于拾取耦合器上的水听器信号并实时显示。


5.根据权利要求1所述的声场测量系统，其特征在于，所述运动模块包括X轴、Y轴以及Z轴，所述Z轴上设有支架，所述信号采集模块适于通过所述支架与所述运动模块相连。


6.根据权利要求1所述的声场测量系统，其特征在于，所述声场测量系统还包括：
机架，所述机架的顶部形成有操作台，所述液体耦合剂槽设在所述操作台上。


7.根据权利要求1所述的声场测量系统，其特征在于，所述液体耦合剂为水，所述声场测量系统还包括：
水处理模块，所述水处理模块用于确保所述液体耦合剂槽中水的含氧量不高于4ppm。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的声场测量系统，其特征在于，所述声场测量系统还包括：
吸声材料件，所述吸声材料件设于所述液体耦合剂槽的内表面以吸收声波。


9.一种声场测量系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法采用根据权利要求1-8中任一项所述的声场测量系统，所述控制方法包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王祥达，郭甲，李萍，滕世国，何建方，李建霖，李国威，
申请(专利权)人：东莞东阳光医疗智能器件研发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44