基于跳频超声信号分离的结石检测装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于跳频超声信号分离的结石检测装置，包括：超声波阵列探头、信号分离模块、定位模块和显示模块。本发明专利技术还公开了一种应用于基于跳频超声信号分离的结石检测装置的结石检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：令探头持续处于工作状态，高速存储器不断获得并储存机体结石的发射回波信号；步骤2：信号分离模块以探头跳频载波产生单元产生的跳频图案为参考，对回波信号进行分析，并从中逐段分离出不同结石各自反射的回波分信号；步骤3：将得到的不同反射点的回波分信号用阵列信号处理的方法进行分析，得到回波信号带有的结石位置参数。具有检测定位时间短、检测结果分辨率高和系统组成简单等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于跳频超声信号分离的结石检测装置，包括：超声波阵列探头、信号分离模块、定位模块和显示模块。本专利技术还公开了一种应用于基于跳频超声信号分离的结石检测装置的结石检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：令探头持续处于工作状态，高速存储器不断获得并储存机体结石的发射回波信号；步骤2：信号分离模块以探头跳频载波产生单元产生的跳频图案为参考，对回波信号进行分析，并从中逐段分离出不同结石各自反射的回波分信号；步骤3：将得到的不同反射点的回波分信号用阵列信号处理的方法进行分析，得到回波信号带有的结石位置参数。具有检测定位时间短、检测结果分辨率高和系统组成简单等优点。【专利说明】
本专利技术涉及一种超声波检测及定位技术，特别涉及一种。
技术介绍
机体结石容易引起人体的各种并发症，现代人生活节奏快，工作压力大，结石症状一旦出现会对工作生活造成很大的影响，因此，预防和治疗机体结石就显得尤为重要。在医学上，可以用电磁波检测及定位机体结石，但电磁波易对人体造成损伤，严重者其放射性会导致人体细胞发生癌变，因此，市场对人体无损检测的需求越来越高。随着现代科学技术的发展，无损检测技术也得以不断的成熟及完善，在各行各业中也得以广泛应用。其中，以超声波为载体的检测技术因其无辐射、无创伤及设备要求相对不高而受到青睐，被广泛应用于医学人体检测，目前已经在机体结石的检测及定位领域发挥了相当大的作用。超声波检测及定位的基本原理是利用超声波在遇到结石时会产生一个反射回波，通过接收并分析该回波信号，从而得到机体中结石的尺寸及位置。目前，超声波检测及定位机体结石的主流技术是采用换能器阵列通过聚焦扫描的方式进行的。所谓的聚焦扫描方式，就是系统计算出阵列上各阵元的超声波信号到达空间的某一个区域所需的时间，以此为依据控制各换能器阵元发射信号的时延，使得各阵元的信号同时到达目标区域以增强检测信号；接着，探头接收该增强后的回波信号并滤除其余未得到增强的回波，分析该回波信号，从而达到检测该区域是否存在机体结石的目的。根据聚焦扫描的原理，如果将待检测空间划分为100个扫描区域，就需要系统操控阵列进行100次的聚焦操作及信号分析。这也就是说，检测时间取决于换能器阵列对空间扫描的速度，使得检测时间过于冗长，制约了快速检测及定位的发展，更不利于实时观察。同时，由于目前的方法将检测空间划分为若干个小区域，因此其结果的分辨率取决于划分的区域数目，划分的区域越多，分辨率就越高，但检测所花时间也就越长。另一方面，如果检测区域内的机体结石的尺寸比较小，其反射的回波信号强度弱于设定的阈值，则导致该结石无法被检测，对人体健康构成严重的潜在威胁。综上所述，现有机体结石检测装置及方法基于聚集扫描原理，存在有以下几点不足:(I)逐区域扫描分析使得检测时间过于冗长；(2)检测时间与分辨率相互制衡；(3)计算系统在操控换能器阵列与分析信号的功能之间不断切换，系统负担重；(4)对小尺寸结石不敏感，难以对初期微小结石进行判断。目前机体结石检测基于聚焦扫描的方法导致具有检测时间过于冗长、分辨率与检测时间相互制衡、系统负担过重以及无法检测细小机体结石的缺陷；若能同时对所有机体结石的反射回波信号进行分析，则有望克服现有基于聚集扫描原理的方法造成的缺点，但是各个回波分信号在本质上是具有不同时延的检测信号，具有高度相关性，难以将各个回波分信号逐一区分，进行分析时，各回波信号将会相互干扰，导致无法得到正确结果。机体内所有结石对检测信号的各反射回波分信号，在接收端可以看成是探头发射的检测信号发生多径效应后到达接收端，而跳频技术是通信手段中对抗多径效应极为有效的方法，能使接收端只保留第一路到达的信号并滤除其他路径的信号，因此，可以借鉴跳频技术的思想，依次保留各回波分信号，在应用数学工具分析时不会相互干扰，则有希望能突破现在聚集扫描需要逐点聚集、多次扫描的方式，从而克服上述缺点。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于跳频超声信号分离的结石检测装置，该装置降低了计算系统负担。本专利技术的另一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种应用于基于跳频超声信号分离的结石检测装置的结石检测方法，该方法提高了检测及定位的速度和精度。本专利技术的首要目的通过下述技术方案实现:一种基于跳频超声信号分离的机体结石检测及定位装置，包括超声波阵列探头、信号分离模块、定位模块以及显示模块。所述超声波阵列探头包含发射模块与接收模块，其中发射模块只需要一个超声波换能器阵元发射检测信号，接收模块则需要一个二维超声波换能器阵列，同时为探头接收模块上的接收阵列的每一个阵元设置一条信号处理支路。所述超声波阵列探头的发射模块还包含跳频检测信号产生单元，在所述跳频检测信号产生单元中，跳频载波一方面用于调制基带检测信号，其输出端连接发射换能器；另一方面，跳频载波通过另一输出端与信号分离模块连接，用于保持跳频图案的一致性。所述超声波阵列探头的接收模块还包含信号预处理模块、高速存储器，信号预处理模块的输入端连接接收结石反射回波的接收换能器阵列，输出端与高速存储器连接，信号分离模块的输入端则与高速存储器的输出端相连。所述接收换能器阵列采用等间距的换能器组成的均匀二维面阵，所述均匀二维面阵可以为方阵或十字型阵列。本专利技术的另一目的通过下述技术方案实现:一种应用于基于跳频超声信号分离的结石检测装置的结石检测方法，包括下列步骤:步骤1:令探头持续处于工作状态，高速存储器不断获得并储存机体结石的发射回波信号；步骤2:信号分离模块以探头跳频载波产生单元产生的跳频图案为参考，对从步骤I得到的回波信号进行分析，并从中逐段分离出不同结石各自反射的回波分信号；步骤3:将步骤2分离得到的不同反射点的回波分信号用阵列信号处理的方法进行分析，从而得到回波信号带有的结石位置参数。所述步骤I包括以下步骤:步骤11:伪码发生器产生一个伪随机序列，在跳频带宽允许的频率范围内按照跳频间隔的要求，控制频率合成器生成与伪码相对应的跳频载波图案，此图案记为:式中，【权利要求】1.基于跳频超声信号分离的结石检测装置，其特征在于，包括:超声波阵列探头、信号分离模块、定位模块和显示模块；所述超声波阵列探头包含发射模块与接收模块，所述发射模块具有超声波换能器阵元发射检测信号，所述接收模块具有二维超声波换能器阵列，同时为探头接收模块上的接收阵列的每一个阵元设置一条信号处理支路。2.根据权利要求1所述的基于跳频超声信号分离的结石检测装置，其特征在于，所述超声波阵列探头的发射模块还包含跳频检测信号产生单元，在所述跳频检测信号产生单元中，跳频载波一方面用于调制基带检测信号，其输出端连接发射换能器；另一方面，跳频载波通过另一输出端与信号分离模块连接，用于保持跳频图案的一致性； 所述超声波阵列探头的接收模块还包含信号预处理模块和高速存储器，信号预处理模块的输入端连接接收结石反射回波的接收换能器阵列，输出端与高速存储器连接，信号分离模块的输入端则与高速存储器的输出端相连； 所述接收换能器阵列采用等间距的换能器组成的均匀二维面阵，所述均匀二维面阵为方阵或十字型阵列。3.应用于权利要求1所述的基于跳频超声信号分离的结石检测装置的结石检测方法，其特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于跳频超声信号分离的结石检测装置，其特征在于，包括：超声波阵列探头、信号分离模块、定位模块和显示模块；所述超声波阵列探头包含发射模块与接收模块，所述发射模块具有超声波换能器阵元发射检测信号，所述接收模块具有二维超声波换能器阵列，同时为探头接收模块上的接收阵列的每一个阵元设置一条信号处理支路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韦岗，李建中，曹燕，刘意，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：