超声机器原理介绍-课件.pptx

1、超声机器原理介绍超声诊断仪的主要参数(一)声学系统参数:(1)(1)声输出强度:总功率等;(2)(2)超声场的时频特性:如波型、持续时间、脉冲重复 频率、脉冲形状、频率、脉冲带宽等;(3)(3)声场分布特性:如换能器类型、波束形状、聚焦特 性、景深等。(二)图象特性参数:(1)(1)分辨力;(2)(2)位置记录精度;(3)(3)深度测量精度;(4)(4)帧频;(5)(5)储存器容量;(6)(6)系统的带宽等。(三)电气特性参数:(1)(1)灵敏度;(2)(2)增益及TGCTGC指标;(3)(3)系统的带宽;(4)(4)压缩特性及动态范围;(5)(5)显示器的动态范围等。一、分辨力 成像系统分辨

2、空间尺寸的能力,即把两点区分开来的能力。1 1、横向分辨力(也称侧向分辨力)定义:垂直于声束轴方向的分辨力。相关因素:超声波束直径,显示器光点尺寸。设有两个目标(如图):):(a)(a)波束直径特别细,容易区分。(b)(b)波束直径加大,刚能区分,此时目标间距离就是系统 的分辨力。(c)(c)波束直径更大,无法区分,系统只能把它们当作一个 目标,只显示一点。与波束直径有关的因素、非聚焦方式:近场区,波束直径约等于换能器直径。远场区,波束发散。波束直径 d d220 0r r2 20 0、61r/a61r/a2 2、44cr/fD44cr/fD式中:r r距离,f f频率,D=2aD=2a换能器

3、直径 故横向分辨力与r r、f f、D D有关。、聚焦方式:理论上焦点(r=F)(r=F)处波束直径 d df f 2 2、44F/D 44F/D 2 2、44cF/fD44cF/fD 在焦距F F内,声束变细,并与F F,f f,D D有关。在焦距F F外,声束增粗,横向分辨力比不聚焦更差。2 2、纵向分辨力(又称轴向分辨力或距离分辨力)定义:在声束轴方向上的分辨力。相关因素:超声频率。理论极限是声波的半波长。主要取决于脉冲有效持续时间。脉冲越窄,越好。脉冲有效持续时间相关因素:发射电脉冲宽度 换能器阻尼 仪器的增益 发射超声强弱 因通带有限,故脉冲前后沿不陡,目标反射强弱 信号大小不同,即

4、脉冲宽度不同。目标距离v一般说来,纵向分辨力总是优于横向分辨力二、作用距离(探测深度)(P)(P)1 1、定义:超声诊断仪图象能显示的被测介质最大深度。2 2、相关因素:(1)(1)工作频率工作频率作用距离,但受分辨力限制。I=II=I0 0e e-2X-2X,=f,f,=f,f衰减趋缓。(2)(2)接收灵敏度接收灵敏度作用距离,但受噪声限制。(3)(3)发射功率发射功率作用距离,但受安全性限制。3 3、临床要求:腹部:P P20cm20cm,眼部:P P10cm10cm三、工作频率(f)(f)1 1、定义:辐射出去的超声波中心频率。2 2、与其它参数的关系:横向、纵向分辨力 ff 探测深度例

5、如:眼科:深度小,结构细,可用高f f。如:f=10 MHz:f=10 MHz。腹部:深度大,脏器大,可用低f f。如:f=3:f=3、5MHz5MHz。许多超声仪,配备多个不同频率的探头,可供选用。矛盾，酌情选取四、帧频(F)(F)1 1、定义:成像系统每秒钟成像的帧数。2 2、相关因素(直截了当成象法):如图,P探测深度,c声速,N扫查线数,Fs扫查帧频 直截了当成象时:FFs 一条扫线需时间(超声P P内来回):Tl2P/c 帧周期N N条扫线所需时间:TNTl2NP/c FFs1/Tc/2NP 或者:PNFc/2 可见:P、N、F三者之积是常数,若要提高一个,必须以减小其它两个为代价。

6、cPN线阵Fs3 3、帧频与像质的关系:4 4、数值分析:因人体软组织中声速 c=1540 m/sc=1540 m/s假如:P=10cm,F=30Hz,P=10cm,F=30Hz,则 N=c/2FP=256N=c/2FP=256、6 6线或者:N=500N=500线 ,P=20cm,P=20cm,则 F=c/2NP=7F=c/2NP=7、7Hz7Hz可见:难于同时取得满意的数值。F(Hz)F(Hz)101024244848动感静态准实时实时实时亮度闪烁闪烁闪烁不闪烁五、脉冲重复频率(F Fc c)1 1、定义:每秒钟重复发射超声脉冲的次数。2 2、与其它参数的关系:最大探测距离D Dmax m

7、ax,和探测深度P P D Dmaxmaxc cT/2T/2c/2Fc/2Fc c 式中:T=1/FT=1/Fc c两次发射间的时间 而:P PD Dmaxmax 故:F Fc cDDmaxmaxPP 帧频F F,或线密度d dL L F Fc c F,F,或d dL L通常取:F Fc c2 24KHz4KHz。矛盾，酌情选取六、动态范围(L LD D)1 1、定义:仪器的动态范围:仪器能不失真地处理的,输入信号的变化范围。不失真信号既不被噪声淹没,也不饱和。信号的动态范围:有意义的信号的变化范围。2 2、表征:L LD DU Umaxmax/U/Uminmin 常表示为:L LD D 20

8、lg(U20lg(Umaxmax/U/Uminmin)(dB)(dB)3 3、超声仪器的L LD D值:超声回波信号有:L LD D100 dB100 dB显象管亮度有:L LD D202030dB30dB。扫查方式 1 1、扫查定义:为形成二维图象,声线与人体之间作的相对运动。相对运动声线位置或方向按一定规律变化 2 2、B B型超声仪按扫查方式分类:波束控制波 束 扫 查 方 式成像速度成像效果手动式低速静态机械式线形、弧形、复合扫查低速静态扇形、径向、线形扫查高速实时电子式线形、扇形扫查高速实时一、简单扫查与复合扫查 1 1、简单扫查定义:声线在扫查区内不相交。(1)(1)线形扫查:声线

9、:平移,排列均匀。优点:近、远区视野相同。缺点:要求入射范围大。适用:腹部探查。(2)(2)扇形扫查:声线:摆动,呈扇形。优点:要求的入射窗小。缺点:浅部视野小。适用:通过肋间对心脏的探查。(3)(3)凸面弧形阵(凸阵)扫查 声线:弧形移并摆动,呈扇面形。优点:入射窗较小,而浅部视野尚可。适用:腹部,也可探查心脏。(4)(4)弧形扫查 声线:弧形移并摆动,与凸阵扫相反。优点:近场视野宽。缺点:要求的入射范围大。适用:乳腺、甲状腺的显象。(5)(5)径向扫查 声线:呈360360放射状。适用:介入式探头。优点:经食道、直肠、阴道等探入人体,靠近检区,提高频率,提高象质。线型、弧型、扇型、复合型2

10、 2、复合扫查 定义:多种简单扫查组合,声线相交。复合扫查比简单扫查:、优点:声线密、无阴影、象质好、斜边界显示清楚 、扫查均匀。、缺点:成像慢,非实时,脉动结构成像模糊。二、直截了当接触式与水路耦合式 1 1、直截了当接触式探头与皮肤直截了当接触,加声耦合剂。特点:声程短,穿透深度大。操作灵活。2 2、水路耦合式探头与皮肤间用水或其它液体耦合。特点:(1)(1)换能器大小不受限制。可用大孔径、强聚焦的换能器。(2)(2)易实现简单和复合扫查结合。(3)(3)易实现自动化,获得重复性好的图象。(4)(4)易对体表弯曲厉害,及不易直截了当耦合 的部位进行扫查。三、机械扫查与电子扫查 1 1、机械

11、扫查定义:电机通过传动机构带动换能晶片作机械运动,形成不同方向或位置的声线,实现扫查。配合技术:位置检测:正弦电位器或旋转变压器,检测晶片瞬时位 置,控制显示扫描与探头扫查同步。液体声耦合:水或油,兼容晶片运动和声传输。电器耦合:旋转变压器,兼容晶片运动和电子信号传输。机械扫探头实例如图摆动式机械扫探头压电振子:位于盛满水的小盒中,通过 齿轮和连杆的传动,可作3030o o角 摆动,作扇形扫查。位置电位器:测定驱动轴的位置变化,从而 换算出压电振子的角度变化。直流马达:是驱动力源。机械扇形扫描方式 单晶片往返摆动式 重复精度差,造成帧与帧之间的扇形扫描线位置不能重迭。机械振动大,噪声大,易出故

12、障。步进马达改善扇形扫描线的非均匀性有好处,但依然克服不了其它缺陷。机械扇形扫描方式 单晶片360o旋转式 扇形扫描角为90o,那将有270o的旋转时间不能被利用于成像,而被浪费,从而降低了扫描帧频,不利于实时成像。360o旋转机械扇形扫描方式 多晶片360o旋转式 是先进的机械扇形超声诊断设备中选用的一种扫描方案。要求三个晶片的安装位置及方向要极其周密。否则,最后合成的图像是模糊的,不能提取准确得诊断信息。机械扇形扫描方式 体腔内机械扇形扫描 腔内扫描比体表扫描能把换能器更接近被扫描的器官,从而可幸免皮肤、脂肪、骨骼和肺等中间介质对超声波的较大衰减作用。并可用较高的超声频率(510MHz),

13、从而可获得高的图象分辨率。经食道扇形扫描 经阴道扇形扫描 机械径向扫描方式 向扫描的超声换能器作360o旋转运动,整个旋转中,换能器作发射和接收工作,因而可获得以换能器为中心的圆形切面图像。经向扫描与扇形扫描在成像原理和扫描探头结构上是相似的,径向扫描能够看作扇形成像角为360 o的扇形扫描的特别情况。2 2、电子扫查 概述:定义:换能器由排成一线的许多阵元组成,用电子方式控 制各阵元的工作顺序或相位,以控制声线的位置或方 向,实现扫查。优缺点:优点:无机械运动,无(低频)振动,无磨损,寿命长。体积小,重量轻。缺点:线路复杂,工艺难,成本高。分类:线形步距阵,简称:线阵,线形相控阵,简称:相控

14、阵。线阵 换能元:有几十至几百个换能阵元组成。原理:电子开关切换,使各阵元按一定顺序轮流工作,从而形成一系列平行声束,实现线形扫查。结构组成:电子开关、阻尼垫衬、换能线阵、匹配层、声透镜、外壳。相控阵 换能元:换能阵元数较少,长度约1 13cm3cm。原理:所有阵元一起工作:发射时:各阵元的激励信号相位按线性变化,使发射超声 经空间叠加后,合成超声方向产生偏向。接收时:各阵元的接收信号相位经同样变化,使接收信号 经电路叠加后,接收灵敏方向同样偏向。改变相位线性变化斜率,可改变扫查声线方向,从而形成扇形扫查。相位线性变化相邻阵元信号,相位差相等相控原理图解分析 、图解依照:由叠加原理,超声波在传

15、播过程中相遇时:相遇前后,波的特性(频率、初相、振动方向、传 播方向等)不变独立性。相遇之处,质点振动各波矢量合成叠加性。当波同相位相遇时,叠加增强,当波异相位相遇时,叠加减弱。、图解约定:阵元发射的超声波均为球面波波面线为圆弧线。所画的波面线之间均为同相位交点处叠加增强。、图解例:无偏向无聚焦发射:各阵元发射信号无相位差。叠加声波最强区域 同相位波面密集区域,不偏向,不收缩。有偏向无聚焦发射:各阵元发射信号相位有线性变化,相邻相差,叠加声波最强区域同相位波面密集区域,有角偏向,不收缩。有偏向无聚焦接收:各阵元接收信号相位经线性变化,送叠加电路,电路对角方向平面回波有最强输出同相位叠加。接收灵

16、敏区域有角偏向,不收缩。关系式:叠加声波(接收回波)最强方向偏离轴线的夹角:uw=9c,uv=9d sin=uw/uv=c/d =sin-1(c/d)或:=(d/c)sin式中:相邻阵元激励(接 收)信号相位差 d 相邻阵元的中心距 c 声速可见:不断改变,可改变,实现扇形扫查。1 2 3 4 5 6 7 8 9 duvw叠加声波最强方向波阵面四、实时成像与非实时成像按成像的速度来分类:1 1、实时(动态)成像:F F10Hz10Hz(闪烁)关于扫查运动器官有重要意义。例如:检查心脏、胎儿。2 2、非实时(静态)成像:F F10Hz10Hz如:手动扫,机械扫(高线数、大视野象)。可通过数字扫描

17、转换器(DSCDSC),),转换为TVTV制式,以消除闪烁。五、反射型成像与透射型成像 1 1、反射型成像:利用超声反射波成象。发射和接收超声用同一换能器。如:脉冲回波法。2 2、透射型成像:利用超声透射波成象。发射和接收超声用不同的换能器。类似于X X射线成像。阵元:组成线阵的电器切换的基本单元,几十至几百个。相邻阵元中心距mmmm 阵元越多扫查线数越多图像越好。振元:独立振动的小晶体。几个振元电气连成一个阵元,以减小旁瓣。多阵元组合工作:发射和接收时,用相邻的一组阵元同 时工作,工作孔径相对较大。超声波束的聚焦、发射与控制 第一节 对线阵探头实施多阵元组合工作的原因 多阵元组合工作的意义:

18、1、减小波束扩散角,提高远场分辨力。关于圆形换能器,其半扩散角 0 0sinsin-1-1(0(0、61/a)61/a)sinsin-1-1(1(1、22/D)22/D)D D0 0 关于矩形振元,有相似的结论。2、延长近场区长度。而近场声束不扩散,故分辨力好。关于圆形换能器,近场距离 r r0 02 2/D D2 2/4/4 D rD r0 0 关于矩形振元,有相似的结论。当然,DD使近场变粗,这可用可变孔径技术来克服。3、提高发射功率和接收灵敏度。4、便于实现电子聚焦(以致动态聚焦),改善分辨力。5、可增加扫查线,改善象质。对阵元不同顺序的分组,可形成不同的扫查方式。一、组合顺序扫描 若4

19、 4个阵元组合工作,次序为:1 14 4,2 25 5,3 36 6,4 47 7,超声波束的扫描 性能指标:扫查线总数:Nn-m+1 N 扫查线总数 n 阵元总数 m每组工作的阵元数扫线间距:dd d d扫线间距 d d相邻阵元中心距二、组合间隔扫描 1 1、d/2 d/2间隔扫描可得:N N2(n-m+12(n-m+1),),d dd/2d/2扫线总数是组合顺序扫描的2 2倍,象质提高。2 2、d/4 d/4间隔扫描 可得:N N4(n-m+14(n-m+1),),d dd/4d/4扫线总数是组合顺序扫描的4 4倍,象质进一步提高。三、微角扫描如同电视机的隔行扫描,将一帧图象分为奇、偶两场

20、。特点:扫线比普通扫描增加一倍。图象有微小位置误差。超声探查,扫查声线不平行,图象显示,扫描光栅平行。但因是“微角”,这种误差特别小。波束控制方法 切换并采纳相控技术工作时:奇数场声线偏向,偶数场声线偏向。同时:施加电子聚焦延时。波束:线扫微偏聚焦 超声聚焦:使超声束在一定深度内会聚,改善分辨力。分类:声学聚焦,电子聚焦。一、声学聚焦(几何聚焦,机械聚焦)1 1、声透镜聚焦 利用声传播的折射原理进行聚焦。若:C C1 1透镜介质声速,C C2 2被测介质声速,则:当C C1 1CC2 2时,凹形声透镜有会聚作用;当C C1 1CC2 2时,凸形声透镜有会聚作用。焦距F F与曲率半径R R成正比

21、,与C C1 1/C/C2 2成反比。声束的聚焦2211sinsincc示意图如下:厚度:声透镜中心部位厚度取/2/2可有最大透射率;匹配:为防止反射,一般需采纳匹配层。材料:通常为环氧树脂、丙稀树脂与其它成分复合。2 2、声反射镜聚焦 用凹面的声反射镜,当镜面曲率和声源离镜面距离适当时,即具有聚焦作用。利用了声传播的反射定律。3 3、凹面振子聚焦 振子做成凹面,焦距F F等于其曲率半径R R。效果好,但工艺复杂。二、电子聚焦 原理:用一组相邻阵元组合工作:发射时:各阵元的激励信号相位按二次曲线变化,使发射超声经空间叠加后,合成超声波束产生会聚。接收时:各阵元的接收信号相位按同样形式变化,使接

22、收信号经电路叠加后,接收灵敏区域产生会聚。改变相位二次曲线变化曲率,可改变会聚焦距。二次曲线常为圆弧线电子聚焦原理图解:无偏向无聚焦发射:各阵元发射信号无相位差。叠加声波最强区域同相位波面密集区域,不偏向,可不能聚。无偏向有聚焦发射:各阵元的激励信号相位按二次曲线变化,叠加超声最强区域同相位波面密集区域,在焦距内逐渐会聚,在焦距外逐渐扩散。不偏向。无偏向有聚焦接收:各阵元的接收信号经延迟线,相位按二次曲线变化,使焦点处回波达到同相位,叠加电路对之有最大输出。接收灵敏区域产生会聚。不偏向。发射聚焦和接收聚焦的异同及连接:相同:信号相位二次曲线变化延迟 不同:发射聚焦:超声空间叠加,合成超声聚焦。

23、接收聚焦:信号电路叠加,灵敏范围聚焦。聚焦延迟线计算公式:ii号阵元距焦点的声程(距离)S)Si i:其中:i=1,2,i=1,2,阵元序号 线阵工作组的阵元数 L Li ii i号阵元距线阵组中心距 F F焦距 d d相邻阵元中心距i i号阵元所接延迟线的延时量i i:其中:c c1540m/s 1540m/s 声速,22iiLFSdimLi21cLFLFcSSiii2221211 2 3 4 5 6 7 8 9 FL1S1焦点dLiSi数值例:设:F F35mm35mm,d d0 0、5mm5mm,m m8 8,则可求得:S S1 1S S8 83535、043723mm 043723mm

24、 1 18 80ns0nsS S2 2S S7 73535、022314mm 022314mm 2 27 71313、9ns9nsS S3 3S S6 63535、008034mm 008034mm 3 36 62323、17ns17nsS S4 4S S5 53535、000893mm 000893mm 4 45 52727、81ns81ns四、动态电子聚焦 在扫查过程中动态地改变焦点,使整个探测深度内波束都有良好的会聚。1 1、等声速动态电子聚焦定义:以超声在人体中的平均探测速度,移动波束焦点。(实际上,只能在接收系统中实现)。探测速度V VD D :因接收时,超声波在人体内往返一次,故:

25、V VD Dc/2c/2770m/s770m/s0 0、77m/ms77m/ms0 0、77mm/us77mm/us 即应以V VD D改变延迟线的延时分布曲率,即焦距。需要用专用计算机进行,速度快,且精度要求高。在高档机中使用。实际特别少采纳。2 2、分段动态电子聚焦 基本原理:将探测的深度划分成n n段。(通常:n n2 24)4)。发射:按近、中、远场顺序,n n个焦点,发射n n次。接收:每次发射后接收。但只将本次发射焦点附近相应的回波数据写入存储器。经n n次发射、接收后的数据组合,获得一行所有信息。等效的波束 整个探测深度内都有较高的分辨力。优缺点优点:焦点不多,延时变化少,速度慢

26、,电路易实现。缺点:一行信息经多次发射、接收,时间长,使帧频低。需对存贮器以“慢入快出”方式写读,以稳定显示。一、基本要求原因:阵元获取信号10-30V10-30Vp-pp-p,合成电路本身噪音30V30Vp-pp-p,故需加前置放大器,以提高信噪比。路数:线阵B B超,前置放大常为多路,各机型有所差异。EUB-240EUB-240型B B超有1616路,EUB-40EUB-40型B B超有2424路。基本要求:与探头馈线匹配良好。馈线特性阻抗前放输入阻抗。否则:信号被反射入馈线,信号减弱。多重反射,造成图象重影。一、回波合成法1 1、直截了当合成法 方法:各阵元信号孔径控制聚焦延迟相加合成。

27、优点:可不对称延迟,进行微角扫查。缺点:路数多,设备量大。2、二步合成法方法:各阵元信号对称合成孔径控制聚焦延迟 相加合成。条件:具有对称延迟特性(无偏向)。优点:孔径控制电路、聚焦电路减少一半。三、可变孔径电路 可变孔径的提出及事实上现方法接收灵敏范围与孔径的关系:依照:发射与接收的互易性;发射超声场的结论。非聚焦:近场:孔径越小,灵敏范围越小;远场:孔径越大,灵敏范围扩散角越小。聚焦:焦点处直径:d df f2 2、44F/D D44F/D D接收孔径 即:为使d df f小,当F F增大时,D D也应增大。方法:近场用小孔径,远场用大孔径可变孔径技术。意义:近场、远场灵敏范围(波束)均较

28、窄,横向分辨力好。四、接收相位调整电路(接收聚焦电路)作用:对各阵元接收的回波信号进行延迟调整(二次曲线变化),),使焦点处回波达到同相位叠加。事实上质是换能器空间灵敏范围的聚焦。分段聚焦的类型:非实时分段动态聚焦:多次发射,多次接收。发射与接收同焦距,每次固定。实时分段动态聚焦:一次发射,一次接收。发射固定焦距,接收动态焦距。实时分段动态聚焦原理:简述:以超声探查速度,同步分段地移动焦点。一、时间增益补偿(TGCTGC)电路 实现时间增益补偿的意义及方法补偿的意义:由于超声波随传播距离(时间)的衰减,使相同反射系数的界面近距离反射强,远距离反射弱,若不给予补偿,则图象将随深度(时间)而逐渐变

29、暗。时间增益补偿:控制放大器增益随探测深度(时间)的增加而加大,以补偿超声随传播距离的衰减。各种名称:时间增益补偿 (Time Gain pensation(Time Gain pensationTGC)TGC)深度增益补偿 (Depth Gain pensation(Depth Gain pensationDGC)DGC)灵敏度时间控制(Sensitivity Time Control(Sensitivity Time ControlSTC)STC)预处理电路 补偿原理 声传播强度与时间(距离)的关系 I II I0 0e e-2-2x xI I0 0e e-2-2ct ct 时间负指数关系

30、。声-电转换、前置放大等时间线性关系。经声-电转换、前置放大等处理,回波信号仍是:时间负指数关系。可用时间正指数放大补偿。实际情况及措施 上述分析忽略了多种因素,仅为大致的补偿关系。、实际情况的复杂性:受超声工作频率的影响:ff,ff,频率高,衰减快。多重界面反射的影响:实际常有多重界面,回波穿过界面越多,强度越弱。临床诊断感兴趣深度的不同:临床对同一患者不同部位,或同一部位不同患者,成像时关注深度往往有所不同。、对策:TGCTGC控制波形指数波形(可变速率)修正波形操作者可调节:指数波形速率,修正波形形状依照实际情况,通过面板按钮、电位器操作。二、动态滤波(Dynamic FilterDyn

31、amic Filter:DFDF)电路 动态滤波的意义 原因:超声传播时:I=II=I0 0e e-22x x,=f,=f 因此:高频快,低频慢,造成:探测距离信号f f0 0(f(f0 0 频谱中心频率)接收频带范围固定的不利:接收电路f f0 0信号f f0 0高频损失分辨力 接收电路f f0 0信号f f0 0噪声增加信噪比 动态滤波的过程和意义:随探测距离接收电路的f f0 0,近区:选通高频,抑制低频分辨力;远区:选通低频,抑制高频信噪比。三、对数放大器 1 1、对数放大的意义原因:回波信号动态范围:L LD D100 dB100 dB 显象亮度动态范围:L LD D202030dB

32、30dB 若直截了当显示:强信号图象一片模糊 弱信号图象星星点点 如同胶片曝光太过和曝光不足。需要压缩信号动态范围:100dB20100dB2030dB30dB 同时,并不丢失亮度信息。对数放大器能起到如此的作用。信息淹没、丢失对数放大器的特性输入、输出关系:u uo oK K1 1lg(Klg(K2 2u ui i)K K1 1lgKlgK2 2+(K+(K1 1/20)(20lgu/20)(20lgui i)其中:K K1 1斜率,K K2 2对数偏差。输入、输出关系曲线:均匀座标系中:斜率递减、数值递增曲线。输入对数座标输出均匀座标系中:递增直线。2 2、对数放大和TGCTGC放大的比较

33、和关系(1)(1)动态压缩比较 TGCTGC放大:浅部信号(含U Umaxmax)增益小:U UOmaxOmaxA A1 1U Uimax imax,A A1 1小 深部信号(含U Uminmin)增益大:U UOminOminA A2 2U Uimin imin,A A2 2大 U UOmaxOmax/U/UOminOminA A1 1U Uimaximax/A/A2 2U UiminiminU Uimaximax/U/Uimin imin 也有压缩信号动态范围的作用。但中间信号并不按比例压缩。总动态范围压缩。对数放大:增益只与U Ui i有关,与时间无关。信号全部按一定规律压缩。瞬时动态范

34、围和总动态范围全面压缩。(2)(2)位置安排的影响 先TGCTGC放大,再对数放大 TGCTGC放大压缩信号动态范围:100dB60dB100dB60dB 要求对数放大器:L LDiDi60dB60dB,电路可简化。先对数放大,再TGCTGC放大 要求对数放大器:L LDiDi100dB100dB。输入信号伴有随传播距离(时间)的指数衰减:I II I0 0e e-2-2x x I I0 0e e-2-2ctct 经线性声-电变换和放大得:V VV V0 0e e-2-2ctct时间指数衰减 经对数放大:U UK K1 1lg(Klg(K2 2V V0 0e e-2-2ctct)K K1 1l

35、g(Klg(K2 2V V0 0)-2K)-2K1 1ctlgectlge时间线性衰减 这使TGCTGC简化线性补偿,TGCTGC电压产生电路简化。4 4、宽输入动态范围对数放大器的结构概述 特性要求:作用:压缩宽广的信号动态范围 要求:有宽广的输入动态范围。名称及含义:名称:似对数放大器 含义:以多段直线或曲线相加近似对数函数。它与真正的对数放大之间有一定误差。结构和类型:以多级限幅放大器构成:线性限幅放大器 串联相加 非线性限幅放大器 并联相加串联相加型对数放大器单级限幅放大器特性 图中:L L1 1,L L2 2,L LN N限幅放大器,特性相同。若放大区为线性,则可写为:0 0,V V

36、i i0 0 截止区 V Vo o KVKVi i,0V0Vi iV VT T 线性放大区 V Vm m,V Vi iVVT T 限幅区 其中:K K1 1(放大),),V Vm mKVKVT T三、检波电路 1 1、概述检波定义:振幅调制波的解调信号包络检波。信号包络含信息:包络大小界面反射的强弱,包络时间反射界面的距离。信号称谓:检波前射频信号;检波后视频信号。检波方框图:检波类型:a)a)峰值包络检波。b)b)平均包络检波。数字扫描变换器 各种名称:数字扫描变换器(Digital Scan Converter-DSC)数字扫描处理器(Digital Scan Processing-DSP)数字图像处理器(Digital Image Processing-DIP)对仪器的意义:影响仪器性能、水平、档次的关键因素。特点:有大容量图像存储器的专用计算机。线路量:占整机70%以上。数字扫描变换器的功能和意义 DSC的首要功能扫描变换直截了当显示法:方法:回波信号处理(不存储)显示特点:显示器光点扫描超声波束扫描包括:扫描格式、频率、相位完全相同缺点:Fs=Fz,NPFz=c/2对显示质量制约特别大,也无法冻结、处理图像。感谢您的聆听！