超声系统技术方案

超声系统(10)，其包括：探针(12)，其适于在介质内部放射和接收超声波；以及处理单元(13)，其连接到所述探针且适于处理来自所述探针的信号。所述探针(12)被配置成表现为菲涅耳透镜以用于聚焦所述超声波。所述处理单元(13)分析来自所述探针的信号以用于在多个焦点处感测所述介质。感测所述介质。感测所述介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声系统


[0001]本专利技术涉及一种用于感测介质的超声系统。

技术介绍

[0002]更确切地说，本专利技术涉及一种超声系统，其包括：
[0003]‑
探针，其适于被放置成与介质接触且包括适于在所述介质中放射和接收超声波的至少一个换能器，以及
[0004]‑
处理单元，其关联到所述探针且适于处理来自所述探针的信号。
[0005]已知使用此超声成像系统来生成图像。
[0006]然而，此系统需要具有带有许多换能器的探针，例如超过100个换能器，且需要处理放射和/或接收超声波期间的复杂波束成形。波束成形过程至少包括，将放大因子和延迟独立地施加到来往于每一换能器的每一信号以将超声能量聚焦到介质内部的各个点。因此，此系统包括与探针中的换能器的数目一样多的模数转换器(ADC)通道。此系统因此是复杂且昂贵的。
[0007]因此，需要一种便宜且容易使用的系统。

技术实现思路

[0008]本专利技术的一个目的是，提供一种在感测介质内部的关注区方面比现有技术便宜得多的超声系统。
[0009]为此，所述超声系统进一步具有以下特征：
[0010]‑
探针(12)非轴对称，且是根据纵向方向延伸的线性探针，
[0011]‑
探针包括至少一个部分，所述至少一个部分沿着纵向方向包括宽度从所述部分的第一端向第二端减小的多个探针区段，以表现为菲涅耳(Fresnel)透镜，其中，所述探针朝向介质内部的焦点并且从焦点聚焦超声波，所述焦点针对所述超声波的每一频率是不同的，
[0012]‑
处理单元分析在标称频率附近的多个频率下从所述探针接收的信号，以用于在位于介质中的多个焦点处感测所述介质，以及
[0013]‑
处理单元(13)基于介质中感测到的多个焦点构建介质的图像，所述图像由像素的网格组成，在纵向方向(X)上对准的像素由所述多个频率下的信号确定，且在垂直于所述纵向方向的深度方向(Z)中对准的像素由针对探针和介质中的焦点之间的多个飞行时间接收的信号的电平确定。
[0014]归功于用于在介质内部聚焦的具有菲涅耳透镜效应的探针的使用，以及归功于分析所接收超声波的多个频率的处理单元，超声系统能够感测介质的关注区。所产生图像的质量可能相比于具有超大数目的换能器的现有技术系统减小，但所产生质量可能对于用户已经足够。所述系统有利地比这些现有技术系统简单得多且更便宜。
[0015]在所公开的超声系统的各种实施例中，可任选地并入以下特征中的一个和/或其
它特征。
[0016]根据一方面，处理单元控制探针在所述多个频率下连续地放射以在介质中移动焦点，且处理单元分析针对所述频率中的每一个接收的信号以用于在所述焦点处感测所述介质。
[0017]处理单元控制探针放射具有标称频率附近的宽带特性的超声波，且在多个频率下对信号进行滤波以用于在所述多个焦点处感测所述介质。
[0018]根据一方面，处理单元基于介质中感测到的多个焦点构建介质的图像。
[0019]根据一方面：
[0020]‑
探针包括一个换能器和安置于所述换能器上方的透镜层，所述透镜层由形成类似于锯齿形状的多个区段组成，每一区段在标称焦点的方向上的步长的距离被限定为使得由换能器穿过透镜层在介质中放射的超声波在穿过一个区段放射的波的一部分和由紧挨着所述一个区段的相邻区段放射的波的一部分之间具有相差2k.π，k为大于或等于一的整数。
[0021]根据一方面，所述步长等于：
[0022]SL＝λ
lens
·
C
medium
/(C
medium
‑
C
lens
)
[0023]其中，
[0024]C
medium
为超声波在介质内部的速度，
[0025]λ
lens
＝C
lens
/f
n
为透镜波长λ
lens
，
[0026]C
lens
为超声波在透镜层的材料内部的速度，以及
[0027]f
n
为适于聚焦到标称焦点FP
n
的超声波的标称频率。
[0028]根据一方面：
[0029]‑
探针包括多个换能器，所述多个换能器被配置成使得彼此相邻的任何对的两个换能器的焦点差距离等于波长除以周期数目p，所述周期数目p是大于或等于二的整数，所述焦点差距离是标称焦点和属于所述对的第一换能器之间的第一距离与标称焦点和属于所述对的第二换能器之间的第二距离之间的差的绝对值，以及
[0030]‑
所述系统将来自彼此间隔p的换能器的信号相加以形成p个定相信号。
[0031]根据一方面，焦点差距离由以下确定：
[0032]D
fpd
＝|d(FP,T
i
)
–
d(FP,T
i+1
)|＝λ/p
[0033]其中，
[0034]d(FP,T
i
)为第一距离，
[0035]d(FP,T
i+1
)为第二距离，
[0036]i为任何换能器的指标，
[0037]λ为波长，以及
[0038]p为周期数目。
[0039]根据一方面，间隔p的换能器通过短路连接在一起以将来自所述间隔p的换能器的信号相加以形成定相信号。
[0040]根据一方面，周期数目等于四。
[0041]根据一方面，探针进一步包括图案化透镜层，其定位于换能器上方且被布置成放置成接触换能器和介质。
[0042]根据一方面，图案化透镜层是棱镜形状，其厚度在换能器的对应于到标称焦点的最短距离的一侧上增加。
[0043]根据一方面，探针包括两个部分，第一部分位于相对于深度方向的第一侧上，所述深度方向垂直于纵向方向，且第二部分位于所述深度方向的第二侧上。
[0044]根据一方面，第一部分和第二部分相对于深度方向对称，所述第一部分和第二部分各自具有标称焦点，且所述标称焦点是相同的。
[0045]根据一方面，处理单元用来自第一部分的信号构建第一图像且用来自第二部分的信号构建第二图像，所述第一和第二图像彼此不重叠，所述第一图像对应于相对于深度方向的第一侧中限定的介质中的第一象限，且所述第二图像对应于相对于深度方向的第二侧中限定的介质中的第二象限。
[0046]根据一方面，探针进一步包括位于第一和第二部分之间的至少一个额外换能器。
[0047]根据一方面，所述额外换能器适合于生成在低频率下在介质内部传播的振动，所述振动由探针的第一部分和第二部分感测，且处理单元基于所述振动在介质中的移位来计算介质内部的至少一个弹性值。
附图说明
[0048]参考出于说明的目的提供的附图，通过借助于非限制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.超声系统(10)，其包括：
‑
探针(12)，其适于被放置成与介质(11)接触且包括适于在所述介质中放射和接收超声波的至少一个换能器(T
i
)，以及
‑
处理单元(13)，其关联到所述探针且适于处理来自所述探针的信号，所述超声系统的特征在于：
‑
所述探针(12)非轴对称，且是根据纵向方向(X)延伸的线性探针，
‑
所述探针(12)包括至少一个部分，所述至少一个部分沿着所述纵向方向(X)包括宽度从所述部分的第一端向第二端减小的多个探针区段，以表现为菲涅耳透镜，其中，所述探针朝向所述介质内部的焦点(FP)并且从焦点(FP)聚焦所述超声波，所述焦点针对所述超声波的每一频率是不同的，以及
‑
所述处理单元(13)分析在标称频率(f
n
)附近的多个频率(f
j
)下从所述探针接收的信号，以用于在位于所述介质中的多个焦点(FP
j
)处感测所述介质，以及
‑
所述处理单元(13)基于所述介质中感测到的多个焦点构建所述介质的图像，所述图像由像素的网格组成，在所述纵向方向(X)上对准的像素由多个频率下的信号确定，且在垂直于所述纵向方向的深度方向(Z)中对准的像素由针对所述探针和所述介质中的焦点之间的多个飞行时间接收的信号的电平确定。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理单元(13)控制所述探针在所述多个频率(f
j
)下连续地放射以在所述介质中移动焦点(FP
j
)，且所述处理单元分析针对所述频率(f
j
)中的每一个接收的信号以用于在所述焦点处感测所述介质。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理单元(13)控制所述探针放射具有所述标称频率(f
n
)附近的宽带特性的超声波，且在多个频率(f
j
)下对所述信号进行滤波以用于在所述多个焦点(FP
j
)处感测所述介质。4.根据权利要求1到3中任一项所述的系统，其特征在于：
‑
所述探针(12)包括一个换能器(T1)和安置于所述换能器上方的透镜层(12f)，所述透镜层由形成类似于锯齿形状的多个区段(F
k
)组成，每一区段在标称焦点的方向上的步长(SL)的距离被限定为使得由所述换能器穿过所述透镜层(12f)在所述介质中放射的超声波在穿过一个区段(F
k
)放射的波的一部分和由紧挨着所述一个区段的相邻区段(F
k+1
)放射的波的一部分之间具有相差2k.π，k为大于或等于一的整数。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述步长(SL)等于：SL＝λ
lens
.C
medium
/(C
medium
‑
C
lens
)其中，C
medium
为超声波在所述介质内部的速度，λ
lens
＝C
lens
/f
n
为透镜波长λ
lens
，C
lens
为超声波在所述透镜层的材料内部的速度，以及f
n
为适于聚焦到所述标称焦点FP
n
的超声波的标称频率。6.根据权利要求1到3中任一项所述的系统，其特征在于，：
‑
所述探针(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗索斯，
申请(专利权)人：声科影像有限公司，
类型：发明
国别省市：