嵌入式Ｂ型超声诊断设备及其信号处理方法技术

本发明专利技术涉及一种嵌入式Ｂ型超声诊断设备及其信号处理方法，包括壳体和显示器，在壳体中安装有电源模块、信号采集和处理电路，所述电源模块提供±８０Ｖ、±６０Ｖ、１２Ｖ、±５Ｖ的电源；所述信号采集和处理电路包括８路Ａ／Ｄ转换电路、ＦＰＧＡ芯片和ＡＲＭ９芯片，ＦＰＧＡ芯片连接有动态存储器，所述８路Ａ／Ｄ转换电路接收来自探头的超声波信号，所述８路Ａ／Ｄ转换电路的输出连接至ＦＰＧＡ芯片的数据输入口，所述ＦＰＧＡ芯片的控制口与ＡＲＭ９芯片的控制口连接，ＡＲＭ９芯片的数据口连接ＦＰＧＡ芯片的数据口，ＦＰＧＡ芯片连接显示器；本发明专利技术的有益效果是：采用多处理器协同工作，采用嵌入式操作系统，模块化及可伸缩性、实时性能好，通信能力强大，界面丰富美观，使得整个Ｂ超系统性能更稳定，在正常工作时不会出现死机现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医疗仪器，特别涉及一种嵌入式B型超声诊断设备及其信号处理方 法，是一种内含嵌入式操作系统的B型超声诊断设备。
技术介绍
全数字B型超声诊断仪具有无创伤、简便易行、相对价廉等优势，在临床中越来越 得到广泛的应用。它将超声波技术、微电子技术、计算机技术、机械设计与制造及生物医学 工程等技术融合在一起。目前，公知的全数字B型超声诊断仪由包括探头、控制键盘、前级 控制器的前端信号采集部分和包括功能键盘、CPU、存储器、显示器的信号处理部分构成。其 基本工作过程是首先在前端信号采集部分接收到用户通过控制键盘发出的命令，然后前 级控制器根据命令控制探头发射超声波并接收回波信号，CPU分别进行前期处理、后期处 理、合成图像，最后显示图像。因此，由一个实时CPU时钟控制的扫描、前期处理、后期处理， 包括DSC处理和平滑化的视频图像处理系统，同时显示常规的内容、标注信息、各科室需要 的算法处理及显示，图像的存储、回放，键盘等的控制也是由CPU完成的，由于CPU的负担过 重，所以整个系统的实时性、可靠性和兼容性较差，在正常工作时会出现死机现象，传统的B 超只能连接视频打印机，价格一般在万元以上，普通用户难以接受。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种嵌入式B型超声诊断设备及其信号处理方法，该设备 采用多处理器协同工作提高了系统的实时性、可靠性和兼容性，在正常工作时不会出现死 机现象。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是一种嵌入式B型超声诊断设备，包括壳体和显示器，在壳体中安装有电源模块、信号采 集和处理电路，所述电源模块提供士80V、士60V、12V、士5V的电源；所述信号采集和处理电 路包括8路A/D转换电路、FPGA芯片和ARM9芯片，FPGA芯片连接有动态存储器，所述8路 A/D转换电路接收来自探头的超声波信号，所述8路A/D转换电路的输出连接至FPGA芯片 的数据输入口，所述FPGA芯片的控制口与ARM9芯片的控制口连接，ARM9芯片的数据口连 接FPGA芯片的数据口，FPGA芯片连接显示器。所述动态存储器包括用于图像回放的SDRAM存储器、用于数据运算的SRAM存储器 和用于存储帧图像的SRAM存储器。所述FPGA芯片内部顺序连接设置有数据接收模块、用于调节回波信号强度的可 变孔径控制模块、得到一线波束数据的聚焦延时叠加模块、隔直降噪处理模块、动态滤波模 块、包络检波模块和对数压缩模块。所述FPGA芯片内部还进一步设置有时钟管理模块，所述时钟管理模块输出的时 钟有 20MHZ、40MHZ、50MHZ、80MHZ。一种嵌入式B型超声诊断信号处理方法，包括有一个信号采集和处理电路，所述信号采集和处理电路包括8路A/D转换电路、FPGA芯片和ARM9芯片，FPGA芯片连接有动 态存储器，所述8路A/D转换电路接收来自探头的超声波信号，所述8路A/D转换电路的 输出连接至FPGA芯片的数据输入口，所述FPGA芯片的控制口与ARM9芯片的控制口连接， ARM9芯片的数据口连接FPGA芯片的数据口，FPGA芯片连接显示器，在FPGA芯片内部顺序 连接设置有数据接收模块、可变孔径控制模块、聚焦延时叠加模块、隔直降噪处理模块、动 态滤波模块、包络检波模块、对数压缩模块和时钟管理模块，所述时钟管理模块输出的时钟 有20MHZ、40MHZ、50MHZ、80MHZ ；所述的ARM9芯片植入LINUX操作系统，所述信号处理方法 包括的步骤有a.数据接收模块接收外部8路AD电路芯片提供的IObit数据，存为wire型，作为后级 的输入；b.可变孔径控制模块将接收的数据用高速乘法器，分别通过6bit数据对每通道数字 信号进行实时动态加权处理，实现每个通道的信号由关闭到打开的控制，其信号强度分成 了 64个不同等级，以适应近场、远场对各通道数据处理的不同要求；c.聚焦延时叠加模块通过高速加法器将前级数据查表累加得到一线波束数据；d.隔直降噪处理模块通过一个2-9MHz的FIR带通滤波器对数据信号滤波；e.动态滤波模块通过FIR带通滤波器自动配置参数对数据信号完成不同深度的不同 带通频率的滤波；f.包络检波模块通过3MHz32阶FIR带通滤波器对数据信号进行包络信号提取；g.对数压缩模块完成对包络数据的二次采样、取绝对值和对数压缩。所述自动配置参数是在FPGA中设置的的表格中配置，所述表格是根据超声波在 人体中传播的衰减特性编制的。本专利技术的有益效果是1.本专利技术采用多处理器协同工作，采用嵌入式操作系统，可以方便的开发大量的应用 软件包，方便医生的使用，可以大量的存储冻结和回放图像，方便医院存档、查询；2.本专利技术电路可以方便的与现有的存储介质如U盘、硬盘、光驱等接口电路连接，直接 连接普通的喷墨或激光打印机；3.本专利技术电路模块化，可伸缩性强、实时性能好，通信能力强大，界面丰富美观，使得整 个B超系统性能更稳定，在正常工作时不会出现死机现象。下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细的描述。附图说明图1为本专利技术系统结构图2为本专利技术FPGA芯片中各模块的关系图； 图3为本专利技术信号处理流程图。具体实施例方式实施例1 一种嵌入式B型超声诊断设备实施例，参见图1、图2和图3包括壳体，壳体上安装有显 示器，在壳体中安装有电源模块、信号采集和处理电路，所述电源模块为整个诊断设备提供士 80V、士 60V、12V、士 5V的电源；所述信号采集和处理电路包括8路A/D转换电路1、FPGA 芯片2和ARM9芯片3，FPGA芯片连接有动态存储器，所述8路A/D转换电路接收来自探头4 的超声波信号，所述8路A/D转换电路的输出连接至FPGA芯片的数据输入口，所述FPGA芯 片的控制口与ARM9芯片的控制口连接，ARM9芯片的数据口连接FPGA芯片的数据口，FPGA 芯片连接显示器5。所述动态存储器包括用于图像回放的SDRAM存储器6、用于数据运算的SRAM存储 器7和用于存储帧图像的SRAM存储器8。所述FPGA芯片内部顺序连接设置有数据接收模块201、用于调节回波信号强度 的可变孔径控制模块202、得到一线波束数据的聚焦延时叠加模块203、隔直降噪处理模块 204、动态滤波模块205、包络检波模块206和对数压缩模块207。所述FPGA芯片内部还进一步设置有时钟管理模块208，所述时钟管理模块输出的 时钟有20MHZ、40MHZ、50MHZ、80MHZ。其中20MHZ用于滤波，40MHZ用于接收外部8路AD电 路芯片提供的IObit数据，50MHZ用于超声波的发射，80MHZ用于对图像的处理。所述可变孔径控制模块中包括有7组独立的高速乘法器，所述聚焦延时叠加模块 中包括有7个独立的高速加法器，所述隔直降噪处理模块包括有2-9MHz的FIR带通滤波 器，所述动态滤波模块包括有FIR带通滤波器，所述包络检波模块包括有3MHz32阶FIR带 通滤波器。实施例中ARM9采用的型号是三星公司的S3C2440，FPGA选用Xilinx公司斯巴达 系列的XC3S700A。实施例2:一种嵌入式B型超声诊断信号处理方法实施例，参见实施例1，所述处理方法包括有一 个信号采集和处理电路，所述信号采集和处理电路包括8路A/D转换电路1、FPGA芯片2和 ARM9芯片3，本文档来自技高网...

【技术保护点】
嵌入式Ｂ型超声诊断设备，包括壳体，壳体上安装有显示器，在壳体中安装有电源模块、信号采集和处理电路，所述电源模块提供±８０Ｖ、±６０Ｖ、１２Ｖ、±５Ｖ的电源；其特征在于，所述信号采集和处理电路包括８路Ａ／Ｄ转换电路、ＦＰＧＡ芯片和ＡＲＭ９芯片，ＦＰＧＡ芯片连接有动态存储器，所述８路Ａ／Ｄ转换电路接收来自探头的超声波信号，所述８路Ａ／Ｄ转换电路的输出连接至ＦＰＧＡ芯片的数据输入口，所述ＦＰＧＡ芯片的控制口与ＡＲＭ９芯片的控制口连接，ＡＲＭ９芯片的数据口连接ＦＰＧＡ芯片的数据口，ＦＰＧＡ芯片连接显示器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡坤，王国宾，周东旭，王兰芳，
申请(专利权)人：秦皇岛市康泰医学系统有限公司，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]