【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测试超声成像设备中的像素的处理电路、系统和方法
[0001]实施例总体上涉及成像设备的信号处理领域，并且具体地涉及超声成像设备或探头
(
例如包括微机械超声换能器
(MUT)
的超声成像设备或探头
)
的信号处理领域
。
技术介绍
[0002]超声成像广泛应用于医学和无损测试领域
。
[0003]超声成像探头或超声成像设备通常包括用于发射和接收声能的许多单独的超声换能器
(
像素
)
的阵列
。
超声成像设备的性能取决于组成每个换能器元件的像素阵列中每个像素的性能和贡献
。
传统上，为了表征像素性能，测试方法在发射的声能的路径中利用诸如平板
、
电线或针目标之类的反射器来将发射的能量反射回发射像素
。
当发射的能量从固体反射器反射时，在像素处检测到能量，并且确定像素的组合发射和接收性能
。
[0004]当传播穿过具有声阻抗
Z1的第一介质的声波到达与具有不同于
Z1的声阻抗
Z2的第二介质的边界时，发生声反射
。
反射的幅度由
Z1和
Z2的关系定义为：
[0005][0006]其中
R
是反射系数，其将确定从第一介质和第二介质之间的阻抗失配边界反射的声压力波的幅度
。
[0007]传统的声能反射器具有比
Z1阻抗大得多的>Z2阻抗，以便通过实现较大的反射系数
R
来最大化反射
。
一示例是设置为在水和不锈钢反射板中传输的超声成像设备，水具有大约为
1.5MRayls
的声阻抗
Z1并且不锈钢反射板具有大约为
45MRayls
的声阻抗
Z2，给出
0.935
的反射系数，或发射幅度的
93.5
％反射幅度
。
强反射系数是理想的，使得发射信号
(
随着其传播穿过介质，幅度由于损耗而减小
)
具有可以在换能器表面处接收回的最大化反射
。
如果信号未被最大化，则随着信号传播穿过介质，幅度的损耗可能太大，以致无法检测到信号
。
介质之间的任何声学失配将会导致介质的边界处的反射
。
[0008]然而，不利的是，反射板的设置需要测试夹具以及板与换能器阵列的对准
。
还需要将声能传递到反射器的介质，该介质通常是水或组织模拟材料
。
从换能器到反射板的距离以及从反射板到换能器的返回距离构成了声能的总路径长度
。
路径长度越大，信号的幅度损耗越大，并且信号传播时间的增加也越大
。
附图说明
[0009]实施例的一些特征在所附权利要求中具体阐述
。
通过参考下面利用实施例的原理的详细描述以及附图
(
本文中也称为“图”)
，将获得对实施例的特征和优点的更好理解，在附图中：
[0010]图1是根据公开的实施例的具有选择性可改变特性的成像设备的框图
。
[0011]图2是根据公开的实施例的具有选择性可改变特性的成像系统的图
。
[0012]图
3A
是根据一些公开的实施例的具有选择性可改变特性的成像设备的示意图
。
[0013]图
3B
是根据一个实施例的图
3A
的成像设备的内部组件的示意图
。
[0014]图4是根据本文描述的原理的示例的弯曲换能器阵列的侧视图
。
[0015]图5是根据本文描述的原理的示例的换能器的顶视图
。
[0016]图6是根据本文描述的原理的示例的成像设备和帧的扫描线的等距视图
。
[0017]图7示出了根据本文描述的原理的示例的扫描线的形成
。
[0018]图8描绘了根据本文描述的原理的示例的接收信道
。
[0019]图
9A
描绘了根据实施例的像素的俯视平面图
。
[0020]图
9B
描绘了根据实施例的沿着图
10A
中的方向4‑4截取的像素的截面图
。
[0021]图
10
是根据实施例的方法的流程图
。
[0022]图
11A
‑
图
11B
分别描绘了根据实施例的具有声阻抗失配边界的声学介质中的超声换能器像素传输和接收路径
。
[0023]图
12A
描绘了根据实施例的超声探头的侧剖视图
。
[0024]图
12B
‑
图
12C
描绘了根据不存在像素缺陷的实施例的分别处于发射模式和接收模式的图
12A
的探头的头部
。
[0025]图
13
描绘了根据存在一些像素缺陷的实施例的图
12A
的探头的头部，分别处于被缺陷的示例阻碍的发射模式和接收模式声学介质中
。
[0026]图
14A
‑
图
14D
示出了根据一些实施例的当实施健康检查例程时与各种像素缺陷相对应的各对图和对应的像素阵列性能图像
。
[0027]图
15
是根据另一实施例的方法的流程图
。
[0028]图
16
是根据又一实施例的方法的流程图
。
具体实施方式
[0029]一些实施例提供装置
、
方法和计算机实现的介质
。
该装置用于确定与具有第一声阻抗
Z1
的第一介质相邻的像素的换能器阵列内的一个或多个像素的当前像素性能数据集，换能器阵列在成像设备内，当前像素性能数据集是相对于具有大于
Z1
的第二声阻抗
Z2
的第二介质从一个或多个像素的当前像素性能接收周期获得的；执行当前像素性能数据集与一个或多个像素的基线像素性能数据集的比较，该基线像素性能数据集是相对于第二介质从一个或多个像素的基线像素性能接收周期获得的，其中当前像素性能接收周期和基线像素性能接收周期的实现被执行，而无需第二介质相对于成像设备对准；并且基于该比较，确定一个或多个像素中的一个或多个缺陷像素的缺陷像素数据集
。
[0030]有利地，实施例允许确定缺陷像素数据集
(
与一个或多个缺陷像素有关的数据
)
，而无需将匹配层与成像设备对准
。
另外，有利地，一些实施例允许将缺陷像素数据集以及关于缺陷像素数据集本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种装置，包括一个或多个处理器，用于：确定与具有第一声阻抗
Z1
的第一介质相邻的像素的换能器阵列内的一个或多个像素的当前像素性能数据集，所述换能器阵列在成像设备内，所述当前像素性能数据集是相对于具有大于
Z1
的第二声阻抗
Z2
的第二介质从所述一个或多个像素的当前像素性能接收周期获得的；执行所述当前像素性能数据集与所述一个或多个像素的基线像素性能数据集的比较，所述基线像素性能数据集是相对于所述第二介质从所述一个或多个像素的基线像素性能接收周期获得的，其中所述当前像素性能接收周期和所述基线像素性能接收周期的实现被执行，而无需所述第二介质相对于所述成像设备对准；以及基于所述比较，确定所述一个或多个像素中的一个或多个缺陷像素的缺陷像素数据集
。2.
根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个处理器包括控制电路，用于对所述一个或多个像素执行所述基线像素性能接收周期和所述当前像素性能接收周期以分别获得所述基线像素性能数据集和所述当前像素性能数据集
。3.
根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二介质包括气态介质
。4.
根据权利要求3所述的装置，其中，所述第二介质包括空气
。5.
根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个处理器用于使得基于所述缺陷像素数据集来选择所述换能器阵列的发射信道和接收信道以用于激活或去激活中的至少一者
。6.
根据权利要求5所述的装置，其中，所述一个或多个处理器包括控制电路，用于基于所述缺陷像素数据集来选择所述换能器阵列的发射信道和接收信道以被选择用于激活或去激活中的至少一者
。7.
根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个处理器还用于：基于所述缺陷像素数据集，基于以下项来确定所述成像设备的使用可行性：关于所述成像设备是否能够在至少一个成像模式中工作的确定
。8.
根据权利要求7所述的装置，其中，所述一个或多个处理器用于基于以下项中的至少一者来确定所述使用可行性：高于第一预定数值阈值的数量的一个或多个像素是否能够在所述至少一个成像模式中使用；或者所述换能器阵列内的预定位置处的所述一个或多个缺陷像素的数量是否低于第二预定数值阈值
。9.
根据权利要求1所述的设备，其中，所述一个或多个处理器用于选择实施帧重建算法以基于所述缺陷像素数据集重建与由所述成像设备成像的目标的图像相对应的帧
。10.
根据权利要求1‑9中任一项所述的装置，其中，所述缺陷像素数据集包括关于以下项中的至少一者的信息：与所述一个或多个缺陷像素中的每一个或群组相对应的缺陷的类型；所述一个或多个缺陷像素的位置，其中所述位置包括所述一个或多个缺陷像素中的每一个的地址或者所述一个或多个缺陷像素的群组的地址范围；或者通过相应的像素标识
(ID)
来识别所述一个或多个缺陷像素
。
11.
根据权利要求
10
所述的装置，其中，所述缺陷像素数据集包括与在所述当前像素性能接收周期的实现期间所述成像设备的使用参数有关的信息，所述使用参数包括以下项中的至少一者：所述换能器阵列的一个或多个部分的温度，或者所述换能器阵列的动量变化
。12.
根据权利要求
10
所述的装置，其中，所述当前像素性能数据集和所述基线像素性能数据集对应于各自的波形，并且其中所述一个或多个处理器用于通过以下操作来执行所述比较：比较当前像素性能数据集图案和基线像素性能数据集图案之间的各自的幅度
、
衰荡特性
、
相位或衰荡图案中的至少一者
。13.
根据权利要求
12
所述的装置，其中，所述缺陷的类型对应于所述第一介质
、
所述第二介质
、
或者所述一个或多个像素中的至少一者，并且包括以下项中的至少一者：所述第一介质或所述第二介质的分层
、
所述第一介质或所述第二介质中的气泡
、
所述第一介质或所述第二介质中的碎片
、
在所述一个或多个像素中的至少一个之下的底部填充
、
或者所述一个或多个像素中的至少一个的故障
。14.
根据权利要求
13
所述的装置，其中，所述一个或多个处理器用于：响应于确定与基线像素性能数据集的幅度和衰荡波形相比所述当前像素性能数据集具有更大的幅度和更长的衰荡波形，检测所述第一介质的分层
。15.
根据权利要求
13
所述的装置，其中，所述一个或多个处理器用于：响应于确定与所述基线像素性能数据集的幅度
、
衰荡图案和相位相比所述当前像素性能数据集中具有减小的幅度
、
变化的衰荡图案和相移，检测所述第一介质中的气泡
。16.
根据权利要求
13
所述的装置，其中，所述一个或多个处理器用于响应于以下操作来检测所述一个或多个像素中的像素的像素故障：确定与所述基线像素性能数据集的行为相比，针对当前像素性能数据集，耦合到所述像素的接收信道的电信号在时域中呈现上升和衰减，但没有来自所述像素的声学信号
。17.
根据权利要求
13
所述的装置，其中，所述一个或多个处理器用于：响应于确定当前像素性能数据集，检测相对于所述一个或多个像素中的像素的底部填充问题，其中所述当前像素性能数据集类似于针对所述像素的基线像素性能数据集的配置
、
但与所述基线像素性能数据集的幅度和衰荡特性相比具有减小的幅度并且衰荡特性改变
。18.
根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个处理器用于基于所述缺陷像素数据集来确定所述第一介质的配置
。19.
根据权利要求1‑9中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个处理器用于使得将所述缺陷像素数据集经由有线或无线通信路径传送至所述成像设备的用户
。20.
根据权利要求
19
所述的装置，其中，所述传送包括向所述用户引起关于所述缺陷像素数据集的信息的语音指示或视觉指示中的至少一者
。21.
根据权利要求
19
所述的装置，其中，所述传送包括使得基于所述缺陷像素数据集向所述用户传送推荐的后续步骤，所述推荐的后续步骤包括以下项中的至少一者：自修复
、
工厂修复
、
现场修复或所述成像设备的不可行性
。22.
根据权利要求1‑9中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个处理器用于使得将所述缺陷像素数据集经由有线或无线通信路径传送到远程设备，以使得所述远程设备将所述缺陷像素数据集与来自其他成像设备的其他缺陷像素数据集聚合
。23.
根据权利要求1‑9中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个处理器用于响应于
以下项中的至少一者而使得生成所述当前像素性能数据集：确定所述成像设备已经经历了快速惯性变化；或者确定所述成像设备或其任何部分已经超过一个或多个预定操作温度阈值
。24.
一种方法，包括：确定与具有第一声阻抗
Z1
的第一介质相邻的像素的换能器阵列内的一个或多个像素的当前像素性能数据集，所述换能器阵列在成像设备内，所述当前像素性能数据集是相对于具有大于
Z1
的第二声阻抗
Z2
的第二介质从所述一个或多个像素的当前像素性能接收周期获得的；执行所述当前...
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