脈沖超聲多普勒系統(tǒng)前端電路及信號(hào)處理的研究.pdf

1、近十幾年來，隨著各種電子系統(tǒng)的應(yīng)用、換能器技術(shù)的發(fā)展，超聲醫(yī)學(xué)診斷儀器被更加廣泛的應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)，結(jié)合B型超聲成像、多普勒血流檢測(cè)超聲內(nèi)窺鏡系統(tǒng)能夠更加準(zhǔn)確的判斷病變情況，因此得到了廣泛的應(yīng)用。超聲脈沖多普勒系統(tǒng)具有深度定位能力，能較好的對(duì)血流速度進(jìn)行定量檢測(cè)。本文針對(duì)這一系統(tǒng)，設(shè)計(jì)具有良好靈敏度、信噪比和抗干擾能力的前端模擬電路和選擇適合多普勒系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理方法兩個(gè)方面進(jìn)行了研究，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有分辨血流速度和方向的

2、能力。
　　 本論文的主要工作包括：
　　 (1)確定脈沖多普勒系統(tǒng)方案。通過對(duì)系統(tǒng)原理的詳細(xì)分析，基于信號(hào)在頻率域的分布特點(diǎn)，選擇了超聲多普勒技術(shù)的信號(hào)處理方法，使用正交解調(diào)從復(fù)雜的回被信號(hào)中提出多普勒頻移信息，設(shè)計(jì)FIR高通濾波器最大程度上抑制雜波對(duì)系統(tǒng)分析的影響，短時(shí)傅立葉變換(STFT)則從頻譜角度分析和描述了多普勒信號(hào)的頻域特征。
　　 (2)設(shè)計(jì)并調(diào)試前端模擬電路。前端超聲信號(hào)的發(fā)射和接收電路是決定整

3、個(gè)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵部分。為了將微弱信號(hào)(μV量級(jí))從噪聲中提取出來，選擇噪聲性能較好的前置放大器，使用兩級(jí)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)獲得了60dB以上足夠大的增益，并設(shè)計(jì)LTl568模擬帶通濾波器以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。
　　 (3)完成系統(tǒng)基于FPGA的軟件設(shè)計(jì)。使用Verilog HDL語言在QuartusⅡ中按照自頂向下的原則對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)信號(hào)處理過程的時(shí)序控制，利用IP核的設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)解調(diào)、濾波及STFT頻譜分析的功能。