專利名稱：一種多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電路監測及超聲成像設備技術領域，具體涉及一種 多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置。
背景技術：
在超聲系統中，通過向壓電材料構成的超聲探頭施加一定的電壓， 從而將電能轉換為機械能即超聲波；該超聲波在人體內傳播時，會在體 內組織間的不均勻面上產生反射，通過接收這些反射回波信號可以探測 人體內的不均勻組織的分布情況。顯然，反射回波信號的強度與所施加 的電壓有關，通常情況下，施加的電壓越大，產生的超聲波也就越強， 反射的回波信號也就越強。在通常的B模式超聲系統中，施加超聲探頭的電壓為一固定值，因 此回波信號的強度僅僅和體內組織、深度有關，如果是相同部位的回波 信號，就僅僅和深度有關，深度越深，回波信號越弱；但在多普勒超聲 成像系統中，通常要求該發射電壓是可以調節變化的，此時，回波信號 的強度不僅和體內組織、深度有關，還和施加的電壓的大小有關。因此， 需要知道當前所施加的發射電壓的大小，才能根據回波信號構建出體內 組織的分布情況。另外，現在越來越多的多普勒超聲成像系統使用雙極 性的發射電壓，因此需要同時監測正、負發射電壓。實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種多普勒超聲成像系統發 射電源監測裝置，對多普勒超聲成像系統發射電源的各種參數指標進行 實時監測，以確保多普勒超聲成像系統的安全穩定運行。本實用新型為解決上述技術問題所采用的技術方案為 一種多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置，包括微處理器、第一 模數轉換器和至少一個霍爾電流傳感器，所述霍爾電流傳感器與第一模 數轉換器相連，第一模數轉換器與所述微處理器相連，所述霍爾電流傳 感器用于對多普勒超聲成像系統發射電源的電流進行測量并將相應的 電壓信號傳到第一模數轉換器，第一模數轉換器將所述電壓信號轉換為 相應的數字信號并發送到所述微處理器，所述微處理器用于對所述數字 信號進行存儲和處理。所述的多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置，其中還包括至少一 個數字溫度傳感器和隔離器，所述數字溫度傳感器與所述隔離器相連， 所述隔離器與所述微處理器相連，所述數字溫度傳感器用于對多普勒超 聲成像系統發射電源的溫度進行測量并將相應的數字信號傳送到所述 微處理器，所述隔離器用于對數字信號進行隔離。所述的多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置，其中還包括至少一 個第一電阻及相應數量的第二電阻和第二模數轉換器，第一電阻的一端 連接多普勒超聲成像系統發射電源的每個正電源的輸出端，第一電阻的 另一端連接第二電阻的一端，第二電阻的另一端接地，第二模數轉換器、 第一電阻和第二電阻共極連接，第二模數轉換器與所述微處理器相連， 第二模數轉換器用于將電壓信號轉換成相應的數字信號并發送到所述 微處理器。所述的多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置，其中還包括至少一個第三電阻及相應數量的第四電阻，第三ii!.;;!].的一端連接多普勒超聲成像系統發射電源的每個負電源的輸出端，第三電阻的另一端連接第四電 阻的一端，第四電阻的另一端接正參考電壓輸出端，第二模數轉換器、 第三電阻和第四電阻共極連接。所述的多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置，其中第一模數轉換 器置于所述微處理器內部。所述的多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置，其中第二模數轉換 器置于所述微處理器內部。所述的多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置，其中所述隔離器設 為光電耦合器。所述的多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置，其中所述隔離器設 為射頻耦合器。所述的多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置，其中所述隔離器設 為脈沖變壓器。本實用新型的有益效果本實用新型多普勒超聲成像系統發射電源 監測裝置將所有的多普勒超聲成像系統發射電源參數指標值轉換成數 字信號進行處理，因而電路隔離簡單，可選擇的隔離器件種類多，而且 運行可靠，不啻是電源監測裝置的一大進歩。國翻本實用新型包括如下附圖

圖1為本實用新型電源監測裝置示意圖；圖2為本實用新型使用的霍爾電流傳感器示意圖；圖3為本實用新型使用的數字溫度傳感器示意圖；圖4為本實用新型用于電壓測量的電陽.連接示意圖。下面根據附圖和實施例對本實用新型作進-歩詳細說明如圖l所示，本實用新型多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置包 括微處理器(MCU)、第一模數轉換器(第一 ADC)和至少一個霍爾電流 傳感器，霍爾電流傳感器與第一模數轉換器相連，第一模數轉換器與微 處理器相連，霍爾電流傳感器對多普勒超聲成像系統發射電源的電流進 行測量并將相應的電壓信號傳到第一模數轉換器，第一模數轉換器將電 壓信號轉換為相應的數字信號并發送到微處理器，微處理器對數字信號 進行存儲和處理。本實用新型多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置還 包括至少一個數字溫度傳感器和隔離器，數字溫度傳感器與隔離器相 連，隔離器與微處理器相連，數字溫度傳感器對多普勒超聲成像系統發 射電源的溫度進行測量并將相應的數字信兮傳送到微處理器，隔離器用 于對數字信號進行隔離。本實用新型多普勒超聲成像系統發射電源監測 裝置還包括至少一個第一電阻及相應數量的第二電阻和第二模數轉換 器，第一電阻的一端連接多普勒超聲成像系統發射電源的每個正電源的 輸出端，第一電阻的另一端連接第二電阻的一端，第二電阻的另一端接 地，第二模數轉換器、第一電阻和第二電阻共極連接，第二模數轉換器 與微處理器相連，第二模數轉換器將電壓信號轉換成相應的數字信號并 發送到微處理器。本實用新型多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置還 包括至少--個第三電阻及相應數量的第四電阻，第三電阻的一端連接多 普勒超聲成像系統發射電源的每個負電源的輸出端，第三電阻的另一端 連接第四電阻的一端，第四電阻的另-端接正參考電壓輸出端，第二模 數轉換器、第三電阻和第四電阻共極連接。電流測量電流信號的采集可以在電源路徑上串ii〕':一個小電阻(稱為取樣電阻)，通過測量小電阻兩端的電壓，就可以間接得到電流的大小。但是 這種方法，使得電源在電阻上有一個壓降，導致輸出到發射端的電壓并 不是預期的電壓，會導致多普勒超聲成像系統的圖像質量下降。因此需 要一種不會對電源電壓產生影響的電流信號釆集方式 一 霍爾電流傳感器(Hall Current Sensor)。如圖2所示，霍爾電流傳感器是基于霍爾效應(HallEffect)。霍爾效 應定義了磁場和感應電壓之間的關系。當電流通過一個位于磁場中的導 體的時候，磁場會對導體中的電子產生一個橫向的作用力，從而在導體 的兩端產生電壓差。雖然這個效應多年前就己經被大家知道并理解，但 基于霍爾效應的傳感器在材料工藝獲得重大進展前并不實用，直到出現 了高強度的恒定磁體和工作于小電壓輸出的信號調節電路。當電流流過 導線時，會產生一個磁場，這個磁場被霍爾傳感器(HallSensor)檢測到， 經過放大器放大后輸出一個與電流大小成正比的電壓值。顯然這種方法 不會對電源的壓降有影響。正高壓電源或》V高壓電源的電流流經霍爾 電流傳感器時，霍爾電流傳感器就輸出一個與電流值成正比的電壓。而 由于不需要在電流路徑上串聯取樣電阻，也就不會對電源電壓發生變 化，避免影響多普勒超聲成像系統的圖像質3。使用霍爾電流傳感器 還有一個優點，由于這種測量方式是非接觸式的，使得測量者與被測量 對象是隔離的，可以將高壓的部分與低壓的部分隔離開來，以免高壓部 分對低壓部分的工作有影響。溫度測量多普勒超聲成像系統的發射電源功率是比較高的，在PW模式下， 發射電壓可以達到80v甚至上百伏；而在CW模式下，電流可以達到幾個安培。在這種情況下，電源的發熱量是比較大的，需要對電源的溫度 進行測量，以判斷電源的工作情況，防止在電源過載的情況下繼續工作。如圖3所示，為了簡化電路設計，本方案采用數字溫度傳感器，因要另外的電路用于信號調理或線性化電路，能夠 在傳感器內部完成溫度的采集、信號調理、數字化等工作，MCU通過數 字信號接口就可以從傳感器中讀取與溫度相關的數據。電壓測量如圖1和圖4所示，電壓信號的釆^可以通過下述方法取得將兩 個電阻串聯后與被測電源相連(這兩個電附稱為分壓電阻)，在相連的 分壓電阻的連接點上取出電壓信號，通過合適的電阻比值，可以實現將 電壓降到合適的范圍，又不會產生太大的額外功耗。對于正電源，將電阻R01和R02接在正電源HVP和地GND之間， 則需要測量的電壓VoP就如下<formula>formula see original document page 9</formula>對于負電源， 一般希望將其轉為正電壓測量。將電阻R11和R12接 在負電源HVN和一個參考正電壓Vref之間，則需要測量的電壓VoN就如下<formula>formula see original document page 9</formula>通過挑選合適的電阻Rll和R12，可以使VoN為正電壓。 另外因為電阻是連接在電源與地或正參考源和負電源之間的，這會 增加一個額外的電流消耗，為了減少功耗，這兩個分壓電阻的要取得越 大越好。但是，電阻值越大，其熱噪聲也就越大，會增加電源的噪聲。 一般地，這兩個分壓電阻的和值要在100Kohm左右。如圖l所示，本實用新型設賈數字信^:流離器來對數字信號進行隔離，可選擇的隔離器件種類多光電耦合器、射頻耦合器和脈沖變壓器 都可選擇使用。由于監測模塊的采用MCU作為主控制器，為防止MCU工作過程中干擾發射電源，需要使用隔離電路將信號釆集模塊與MCU隔離開。由于使用霍爾電流傳感器進行電流釆集，本身就具有隔離作用。 而溫度采集使用數字溫度傳感器，數字信號的隔離是比較容易的。但是， 電壓釆集輸出是模擬信號，模擬信號要無損的進行隔離是比較困難的。本方案使用一個ADC (Analog-Digital Converter)將模擬信號轉換為數 字信號，這樣就可以很簡單的進行隔離。如圖1所示，高壓電源輸入經過正、負電源調整電路調整之后才送 到發射模塊的。通過四組分壓電阻將正負電源的輸入和輸出分壓到合適 的電壓值，輸入到ADC轉為數字信號，再經過隔離器件送入MCU，由 MCU通過這些數值監控電源電壓是否工作在正常范圍內。而正負電源 的電流通過霍爾電路傳感器得到正比于電流大小的電壓輸出，直接到另 一個ADC (可以是MCU內置的，也可以〗」:外置的)，轉為數字信號， 由MCU通過這些數值監控電源電流是否工作在正常范圍內。溫度的采 集通過數字溫度傳感器直接輸出與溫度相關!l勺數字信號，通過隔離元件 輸出到MCU，由MCU通過這些數值監控電源溫度是否在正常工作范圍 內。本領域技術人員不脫離本實用新型的實成和精神，可以有多種變形方案實現本實用新型，以上所述僅為本實:—:!新型較佳可行的實施例而 已，并非因此局限本實用新型的權利范圍，凡運用本實用新型說明書及 附圖內容所作的等效結構變化，均包含于本實用新型的權利范圍之內。權利要求1、一種多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置，其特征在于包括微處理器、第一模數轉換器和至少一個霍爾電流傳感器，所述霍爾電流傳感器與第一模數轉換器相連，第一模數轉換器與所述微處理器相連，所述霍爾電流傳感器用于對多普勒超聲成像系統發射電源的電流進行測量并將相應的電壓信號傳到第一模數轉換器，第一模數轉換器將所述電壓信號轉換為相應的數字信號并發送到所述微處理器，所述微處理器用于對所述數字信號進行存儲和處理。
2、 根據權利要求1所述的多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置， 其特征在于還包括至少一個數字溫度傳感器和隔離器，所述數字溫度 傳感器與所述隔離器相連，所述隔離器與所述微處理器相連，所述數字 溫度傳感器用于對多普勒超聲成像系統發射電源的溫度進行測量并將 相應的數字信號傳送到所述微處理器，所述隔離器用于對數字信號進行 隔離。
3、 根據權利要求2所述的多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置， 其特征在于還包括至少一個第一電阻及相應數量的第二電阻和第二模 數轉換器，第一電阻的一端連接多普勒超聲成像系統發射電源的每個正 電源的輸出端，第一電阻的另一端連接第二電阻的一端，第二電阻的另 一端接地，第二模數轉換器、第一電阻和第二電阻共極連接，第二模數 轉換器與所述微處理器相連，第二模數轉換器用于將電壓信號轉換成相 應的數字信號并發送到所述微處理器。
4、 根據權利要求3所述的多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置， 其特征在于還包括至少一個第三電阻及相應數量的第四電阻，第三電 阻的一端連接多普勒超聲成像系統發射電源的每個負電源的輸出端，第三電阻的另一端連接第四電阻的一端，第四電阻的另 一端接正參考電壓 輸出端，第二模數轉換器、第三電阻和第四電阻共極連接。
5、 根據權利要求4所述的多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置， 其特征在于第一模數轉換器置于所述微處理器內部。
6、 根據權利要求5所述的多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置， 其特征在于第二模數轉換器置于所述微處理器內部。
7、 根據權利要求6所述的多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置， 其特征在于所述隔離器設為光電耦合器。
8、 根據權利要求6所述的多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置， 其特征在于所述隔離器設為射頻耦合器。
9、 根據權利要求6所述的多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置，其特征在于所述隔離器設為脈沖變壓器。
專利摘要本實用新型公開了一種多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置，包括微處理器、第一模數轉換器和至少一個霍爾電流傳感器，所述霍爾電流傳感器與第一模數轉換器相連，第一模數轉換器與所述微處理器相連，所述霍爾電流傳感器用于對多普勒超聲成像系統發射電源的電流進行測量并將相應的電壓信號傳到第一模數轉換器，第一模數轉換器將所述電壓信號轉換為相應的數字信號并發送到所述微處理器，所述微處理器用于對所述數字信號進行存儲和處理。本實用新型多普勒超聲成像系統發射電源監測裝置將所有的多普勒超聲成像系統發射電源參數指標值轉換成數字信號進行處理，因而電路隔離簡單，可選擇的隔離器件種類多，而且運行可靠，不啻是電源監測裝置的一大進步。
文檔編號A61B8/14GK201361047SQ200820235770
公開日2009年12月16日 申請日期2008年12月30日 優先權日2008年12月30日
發明者海 蘭, 李春彬, 蔣頌平, 黃嘉熙 申請人:深圳市藍韻實業有限公司