超聲回波信號(hào)顯示前處理第五節(jié)第三章B超基本結(jié)構(gòu)分析第五節(jié)超聲回波信號(hào)顯示前處理（一）多層匹配超聲探頭問題：實(shí)際上換能器與人體阻抗差別甚大，若人體直接作為換能器的負(fù)載介質(zhì)，顯然不能匹配，因而不能獲得理想的傳輸函數(shù)。

為了實(shí)現(xiàn)換能器與人體的良好匹配，以往的措施是在換能器與人體接觸面上設(shè)計(jì)一匹配層，當(dāng)取匹配層厚度為

λ/4奇數(shù)倍，且其聲阻抗也滿足時(shí)，換能器與負(fù)載匹配。進(jìn)一步研究表明，在換能器和負(fù)載之間采用適當(dāng)厚度和特性阻抗的多層匹配層，可以在靈敏度下降不多的情況下，使系統(tǒng)帶寬得到進(jìn)一步的展寬，這一方法與增加阻尼以求展寬頻帶有本質(zhì)的不同，因而具有更佳的效果。一、動(dòng)態(tài)濾波電路第五節(jié)超聲回波信號(hào)顯示前處理（二）動(dòng)態(tài)濾波的意義大量的研究和試驗(yàn)表明，組織的衰減不僅與被探測(cè)介質(zhì)的深度有關(guān)，還與超聲波的頻率有關(guān)，隨著頻率升高，介質(zhì)對(duì)超聲能量的衰減系數(shù)增大。當(dāng)所發(fā)射的超聲波具有較寬的頻帶時(shí)，則所接收的回波中頻率成分必然與距離有關(guān)。在近場(chǎng)，回波頻率成分主要集中在頻帶的高端，隨著深度的增加，回波頻率成分逐漸向頻帶的低端偏移。當(dāng)探測(cè)深度較大時(shí)，高頻成分甚至不能到達(dá)介質(zhì)的深部便已經(jīng)全部被吸收了。一、動(dòng)態(tài)濾波電路第五節(jié)超聲回波信號(hào)顯示前處理（三）DF電路和DF電壓發(fā)生器DF是英文dynamicfilter（動(dòng)態(tài)濾波）的縮寫。顧名思義，DF電路就是一個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)，它與一般選頻網(wǎng)絡(luò)的不同之處在于其濾波頻率不是固定的，而是隨著接收深度的增加而升高的。B超中的一個(gè)較為典型的數(shù)字式DF電壓發(fā)生器如圖所示。

一、動(dòng)態(tài)濾波電路DF電壓發(fā)生器典型電路第五節(jié)超聲回波信號(hào)顯示前處理（四）動(dòng)態(tài)濾波電路的工作原理右圖是典型動(dòng)態(tài)濾波電路，由電容C680和變?nèi)荻O管V684和V685以及L680組成一個(gè)選頻槽路；C684、L683、V686、V687組成另一個(gè)選頻槽路。當(dāng)EFC電壓隨探測(cè)深度的增加而逐漸下降時(shí)，變?nèi)荻O管的結(jié)電容隨之逐漸增大，槽路的諧振頻率也就隨之逐漸降低，使遠(yuǎn)場(chǎng)的高頻分量得到衰減，從而實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)濾波。

一、動(dòng)態(tài)濾波電路動(dòng)態(tài)濾波典型電路第五節(jié)超聲回波信號(hào)顯示前處理（一）實(shí)現(xiàn)深度增益補(bǔ)償?shù)囊饬x

問題：由于介質(zhì)對(duì)超聲波的散射與吸收作用，由探頭發(fā)射的超聲能量在介質(zhì)中傳播時(shí)，將受這種作用的影響而造成損耗，使超聲能量隨著深度的增加而逐漸減弱。

對(duì)于人體軟組織，當(dāng)超聲波頻率為3MHz時(shí)，這種作用造成的衰減可達(dá)3dB/cm。因此，對(duì)于不同深度的相同聲阻抗差界面，反射回波的幅度將不同，距離近的，反射回波幅度強(qiáng)，而距離遠(yuǎn)的，反射回波幅度弱。

如果不對(duì)遠(yuǎn)距離的回波給予一定的增益補(bǔ)償，不同深度的相同聲阻抗差界面在顯示器上將有不同輝度的顯示，因而可能導(dǎo)致對(duì)回聲圖像的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

二、時(shí)間增益補(bǔ)償（TGC）電路第五節(jié)超聲回波信號(hào)顯示前處理（二）TGC電壓產(chǎn)生電路一個(gè)典型的電路結(jié)構(gòu)如圖所示。

二、時(shí)間增益補(bǔ)償（TGC）電路TGC電壓產(chǎn)生的典型電路第五節(jié)超聲回波信號(hào)顯示前處理（三）時(shí)間增益控制電路

如圖給出了一個(gè)雙柵型場(chǎng)效應(yīng)管放大器的電路，這是共源接法的放大電路，被放大的信號(hào)經(jīng)CC1加到G1，而TGC信號(hào)通過RG2加到G2，放大了的漏極上的信號(hào)經(jīng)耦合電容CC2加到負(fù)載RL上，這樣的一級(jí)放大器的增益值與G2上所加電壓值有關(guān)，通?？捎?0dB以上的增益控制范圍。

二、時(shí)間增益補(bǔ)償（TGC）電路雙柵場(chǎng)效應(yīng)管放大器第五節(jié)超聲回波信號(hào)顯示前處理（一）超聲回波的動(dòng)態(tài)范圍與灰階顯示超聲回波幅度的動(dòng)態(tài)范圍很大，通?？蛇_(dá)100~110dB。在這一動(dòng)態(tài)范圍中，由組織界面差異引起的回波幅度的動(dòng)態(tài)范圍約為20dB（骨骼與軟組織之間界面例外），由于聲束方向特性即聲束與界面成不同角度產(chǎn)生所謂“對(duì)準(zhǔn)效應(yīng)”所引起的約為30dB，再就是由于人體組織對(duì)超聲波的衰減所引起的回波幅度變化，它隨超聲波的頻率及其在人體中傳播的距離不同而變化，約為1dB/cm·MHz。作為終端設(shè)備的調(diào)輝型顯像管的視覺可分辨亮度變化范圍僅有20dB左右，它與探頭所接收的回波信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍差別很大，如果簡(jiǎn)單的將所接收到的回波信號(hào)經(jīng)放大后加入顯像管進(jìn)行顯示，不僅不能獲得對(duì)應(yīng)幅度的不同輝度顯示，還將在強(qiáng)信號(hào)時(shí)出現(xiàn)“孔闌”效應(yīng)，以致強(qiáng)信號(hào)圖像一片模糊，弱信號(hào)星星點(diǎn)點(diǎn)，使有診斷價(jià)值的信息丟失。為此，需通過對(duì)數(shù)壓縮來均衡這種差異。

三、對(duì)數(shù)放大與檢波電路第五節(jié)超聲回波信號(hào)顯示前處理（二）對(duì)數(shù)放大器的基本原理（三）集成對(duì)數(shù)放大器TL441CN

三、對(duì)數(shù)放大與檢波電路第五節(jié)超聲回波信號(hào)顯示前處理（四）TL44CN在B超中的應(yīng)用一個(gè)實(shí)用的B超對(duì)數(shù)放大器電路如圖所示，來自前置放大器的射頻信號(hào)由電容C730引入，分四路加到TL441的四個(gè)輸入端（A1/A2/B1/B2）：（1）A1端引入的是經(jīng)電阻R743（2.7kΩ）與電容C742衰減30dB的SG1信號(hào)；（2）A2端引入的是經(jīng)緩沖器V731端輸出的未經(jīng)衰減的SG1信號(hào)；（3）B1引入的是經(jīng)運(yùn)算放大器N731放大30dB的SG1信號(hào)；（4）B2引入的是經(jīng)運(yùn)算放大器N731和N732放大60dB的SG1信號(hào)。B超對(duì)數(shù)放大器典型電路三、對(duì)數(shù)放大與檢波電路第五節(jié)超聲回波信號(hào)顯示前處理（一）典型實(shí)用邊緣增強(qiáng)電路

邊緣增強(qiáng)是圖像處理技術(shù)的內(nèi)容之一，其目的是加強(qiáng)圖像景物的輪廓。如圖所示，它由D761、N751、N761組成。N751、N761為放大器，D761是雙路4通道模擬多路選擇器，D761（4052）每個(gè)多路選擇器包含4個(gè)獨(dú)立輸入/輸出端（X0/Y0至X0/Y3）和1個(gè)公共輸入/輸出端（X/Y）。公用通道選擇邏輯包含2個(gè)數(shù)字選擇端（A和B）和1個(gè)低有效使能端（INH）。INH為低時(shí)，4個(gè)開關(guān)的其中之一將被A和B選中（低阻態(tài)）。INH為高時(shí)，所有開關(guān)都進(jìn)入高阻態(tài)，直接無視A和B。四、邊緣增強(qiáng)電路邊緣增強(qiáng)處理電路小結(jié)1.了解和學(xué)習(xí)壓電晶體材料類型和壓電效應(yīng)，及人工極化的機(jī)理，是分析和理解超聲成像探頭結(jié)構(gòu)中核心元件----壓電振子的基礎(chǔ)。2.學(xué)習(xí)和了解B超發(fā)射超聲波的特點(diǎn)，加深對(duì)超聲波發(fā)射的認(rèn)識(shí)，掌握B超發(fā)射波束的形成原理，能夠正確