本发明涉及超声换能器,具体为一种超声换能器的自校准阻抗匹配系统以及超声医疗设备。
背景技术:
1、超声换能器是超声波的发射装置,其发射的超声波可以用在图像成形和病变组织消融,在现有技术中,阻抗匹配网络电路是超声换能器能够发射满足功率要求超声波的关键配置。cn118192382a号专利公开文本公开了一种超声换能器的阻抗匹配电路,该阻抗匹配电路由电容、电感和电阻组成,但不具有自校准功能。
2、换能器在长期的工作过程中,会自然老化,对自身的物理特性产生不可逆的变化,相应的阻抗匹配电路如果不能自适应,会导致阻抗匹配电路失配,进而影响换能器的输出不能满足功率要求。
3、为此,cn112654898a号专利公开文本公开了一种自校准超声波探头,涉及阻抗变换驱动电路,但是该自校准原理是基于双探头对射方式进行声学自校准,并不适用于医疗器械这样的使用场景。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种超声换能器的自校准阻抗匹配系统以及超声医疗设备,通过在阻抗匹配系统增加反馈调节电路,实现了超声换能器的阻抗自动匹配。
2、为了实现上述目的,本发明第一方面公开了一种超声换能器的自校准阻抗匹配系统,包括:与超声换能器连接的阻抗匹配电路,所述阻抗匹配电路包括矢量阻抗匹配电路;
3、矢量阻抗控制器,连接所述矢量阻抗匹配电路;
4、接收器,连接所述阻抗匹配电路,并对阻抗匹配电路的电压信号进行采样;
5、解调器,连接所述接收器,对所述电压信号进行解调,获得关于当前系统阻抗值的数字信号,并将该数字信号输出至矢量阻抗控制器;
6、所述矢量阻抗控制器根据所述数字信号,向所述矢量阻抗匹配电路输入控制信号,用于调整矢量阻抗匹配电路的阻抗值,使得超声换能器与阻抗匹配系统阻抗匹配。
7、进一步地,所述矢量阻抗匹配电路包括至少两个rlc阻抗单元,所述rlc阻抗单元受控于所述矢量阻抗控制器,由矢量阻抗控制器控制所述rlc阻抗单元的通断。
8、进一步地,所述矢量阻抗匹配电路还包括n条行激活线和m条列激活线,所述rlc阻抗单元的数量为n×m个,所述rlc阻抗单元的一端连接其中一条行激活线,另一端连接其中一条列激活线,且任意两个rlc阻抗单元至少有一端连接的行或列激活线不同。
9、进一步地,n=m。
10、进一步地,所述矢量阻抗控制器包括阻抗匹配检测模块、阻抗分析模块以及行列逻辑控制器;
11、其中,所述阻抗匹配检测模块连接所述解调器,用于检测当前系统阻抗值是否与超声换能器阻抗匹配,并将检测结果信号输出至阻抗分析模块;
12、所述阻抗分析模块连接所述阻抗匹配检测模块,并根据阻抗匹配检测模块输出的检测结果信号分析得到当前系统阻抗匹配的调整方案,并将调整方案通过调整信号输出至行列逻辑控制器;
13、所述行列逻辑控制器连接所述阻抗分析模块,并根据调整信号向所述矢量阻抗匹配电路输入控制信号控制所述矢量阻抗匹配电路的阻抗值。
14、进一步地,每条行激活线和列激活线上均连接有一电子开关,所述电子开关受控于所述矢量阻抗控制器,由所述矢量阻抗控制器控制电子开关的通断。
15、进一步地,所述行列逻辑控制器包括行控制器和列控制器,所述行控制器连接行激活线上的电子开关,用于控制行激活线上电子开关的通断,所述列控制器连接列激活线上的电子开关,用于控制列激活线上电子开关的通断。
16、进一步地,所述阻抗匹配电路还包括固定阻抗匹配电路,所述矢量阻抗匹配电路与所述固定阻抗匹配电路相互串联。
17、进一步地,所述阻抗匹配电路和超声换能器之间设有一隔离器。
18、本发明第二方面公开了一种超声医疗设备,包括所述的超声换能器的自校准阻抗匹配系统。
19、本申请发明所达到的主要技术效果是:通过在系统中设置一个可变化阻抗值的矢量阻抗匹配电路以及反馈调节电路,使得系统可以自动匹配当前换能器的阻抗值,实现阻抗自动匹配的效果。
1.一种超声换能器的自校准阻抗匹配系统,其特征在于,包括:与超声换能器连接的阻抗匹配电路,所述阻抗匹配电路包括矢量阻抗匹配电路;
2.如权利要求1所述的超声换能器的自校准阻抗匹配系统,其特征在于,所述矢量阻抗匹配电路包括至少两个rlc阻抗单元,所述rlc阻抗单元受控于所述矢量阻抗控制器,由矢量阻抗控制器控制所述rlc阻抗单元的通断。
3.如权利要求2所述的超声换能器的自校准阻抗匹配系统,其特征在于,所述矢量阻抗匹配电路还包括n条行激活线和m条列激活线,所述rlc阻抗单元的数量为n×m个,所述rlc阻抗单元的一端连接其中一条行激活线,另一端连接其中一条列激活线,且任意两个rlc阻抗单元至少有一端连接的行或列激活线不同。
4.如权利要求3所述的超声换能器的自校准阻抗匹配系统,其特征在于,n=m。
5.如权利要求1所述的超声换能器的自校准阻抗匹配系统,其特征在于,所述矢量阻抗控制器包括阻抗匹配检测模块、阻抗分析模块以及行列逻辑控制器;
6.如权利要求5所述的超声换能器的自校准阻抗匹配系统,其特征在于,每条行激活线和列激活线上均连接有一电子开关,所述电子开关受控于所述矢量阻抗控制器,由所述矢量阻抗控制器控制电子开关的通断。
7.如权利要求6所述的超声换能器的自校准阻抗匹配系统,其特征在于,所述行列逻辑控制器包括行控制器和列控制器,所述行控制器连接行激活线上的电子开关,用于控制行激活线上电子开关的通断,所述列控制器连接列激活线上的电子开关,用于控制列激活线上电子开关的通断。
8.如权利要求1所述的超声换能器的自校准阻抗匹配系统,其特征在于,所述阻抗匹配电路还包括固定阻抗匹配电路,所述矢量阻抗匹配电路与所述固定阻抗匹配电路相互串联。
9.如权利要求8所述的超声换能器的自校准阻抗匹配系统,其特征在于,所述阻抗匹配电路和超声换能器之间设有一隔离器。
10.一种超声医疗设备,其特征在于,包括权利要求1~9任一项所述的超声换能器的自校准阻抗匹配系统。
