一種超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭的製作方法
2023-06-09 02:08:36
一種超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭，包括超聲換能器、前置放大模塊、電流驅動模塊、發射模塊、發射匹配模塊和探頭電纜，所述發射匹配模塊接收超聲換能器發射的信號，還包括由π型濾波模塊、穩壓電路模塊和充電電路模塊構成的供電電路，所述充電電路模塊的輸入端和探頭電纜的輸出端電性連接，所述充電電路模塊的輸出端和穩壓電路模塊的輸入端電性連接，所述穩壓電路模塊的輸出端和π型濾波模塊的輸入端電性連接，所述π型濾波模塊的輸出端和前置放大模塊及電流驅動模塊的輸入端電性連接。本實用新型的探頭，能夠在對原有系統不作大改變的前提下實現具有有源放大電路、抗幹擾性能強、不增加超聲探頭工作溫度的功能。
【專利說明】一種超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種脈衝有源探頭，尤其涉及一種超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈 衝有源探頭。
【背景技術】
[0002] 超聲探頭是超聲診斷儀必不可少的關鍵部件，它既能將電信號變換為超聲信號， 又能將超聲信號變換為電信號，即具有超聲發射和接受雙重功能。現有的用於超聲經顱多 普勒血流檢測儀的PW探頭的超聲換能器與收發電路是分開的，這種探頭屬於柱形單振元 探頭，又稱筆桿式探頭。一個材料為壓電晶體的超聲換能器裝在探頭的前面部位，中間部位 為操作者抓握的塑料外殼，內部墊襯吸聲材料，後面部位則引出一根長約1. 8米的屏蔽雙 芯同軸電纜至超聲經顱都卜勒血流檢測儀的控制與信號檢測電路板上，探頭的收發電路也 在該板上，這種探頭的結構形式及製造工藝相對簡單，且因為探頭是無源電路，整個探頭的 發熱元件僅有壓電晶體，有效地控制了探頭與被檢測者接觸部位的溫度，避免溫度過高引 起受檢人體不適。隨著電磁環境的越來越惡化，如手機的發射信號、無線路由器信號、電動 車充電器、醫院的大功率體外碎石機等，在從探頭到超聲經顱都卜勒血流檢測儀主機的路 徑中幹擾了原本非常弱小的回波信號，導致超聲經顱都卜勒血流檢測儀的靈敏度下降，嚴 重時超聲經顱都卜勒血流檢測儀無法工常工作。
[0003] 無源脈衝探頭的抗幹擾能力在應用中受到了極大的影響，設計一種具有更優的抗 幹擾性能、不增加超聲探頭作溫度、不改變原有系統結構的新穎探頭成為迫切需求。 實用新型內容
[0004] 本實用新型所要解決的技術問題是提供一種超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有 源探頭，能夠在對原有系統結構不作大的改變的前提下實現具有有源放大電路、抗幹擾性 能強、不增加超聲探頭工作溫度的功能。
[0005] 本實用新型為解決上述技術問題而採用的技術方案是提供一種超聲經顱都卜勒 血流檢測儀脈衝有源探頭，包括超聲換能器、前置放大模塊、電流驅動模塊、發射模塊、發射 匹配模塊和探頭電纜，所述發射匹配模塊接收超聲換能器發射的信號，還包括供電電路，所 述供電電路包括：π型濾波模塊、穩壓電路模塊和充電電路模塊，所述充電電路模塊的輸 入端和探頭電纜的輸出端電性連接，所述充電電路模塊的輸出端和穩壓電路模塊的輸入端 電性連接，所述穩壓電路模塊的輸出端和η型濾波模塊的輸入端電性連接，所述η型濾波 模塊的輸出端和前置放大模塊及電流驅動模塊的輸入端電性連接。
[0006] 進一步地，所述探頭電纜包括接收芯、發射芯和屏蔽層，所述接收芯和電流驅動模 塊電性連接，所述發射芯和充電電路模塊電性連接，所述屏蔽層和超聲換能器電性連接。
[0007] 進一步地，所述發射匹配模塊發射的信號是載波頻率為2MHz的間歇式脈衝群，幅 度為50V。
[0008] 進一步地，所述前置放大模塊包括耦合電容及場效應管以及雙向二極體。
[0009] 進一步地，所述電流驅動模塊包括一個具有極低的靜態電流功耗的雙路放大器， 靜態電流最大值〇. 55mA。
[0010] 本實用新型為解決上述技術問題而採用的另一技術方案是提供一種超聲經顱多 普勒血流檢測儀脈衝有源探頭，包括探頭電纜和探頭外殼，還包括印製電路板，所述印製電 路板包括超聲換能器、前置放大模塊、電流驅動模塊、發射模塊、發射匹配模塊和探頭電纜， 所述發射匹配模塊接收超聲換能器發射的信號，還包括供電電路，所述供電電路包括 型濾波模塊、穩壓電路模塊和充電電路模塊，所述充電電路模塊的輸入端和探頭電纜的輸 出端電性連接，所述充電電路模塊的輸出端和穩壓電路模塊的輸入端電性連接，所述穩壓 電路模塊的輸出端和η型濾波模塊的輸入端電性連接，所述η型濾波模塊的輸出端和前 置放大模塊及電流驅動模塊的輸入端電性連接。
[0011] 進一步地，還包括探頭電纜焊接點，所述探頭電纜通過探頭電纜焊接點連接於印 刷電路板。
[0012] 進一步地，還包括壓電晶體。
[0013] 進一步地，還包括換能器電極接點，所述壓電晶體通過換能器電極接點連接於印 刷電路板。
[0014] 本實用新型對比現有技術有如下的有益效果：本實用新型提供的超聲經顱都卜勒 血流檢測儀脈衝有源探頭，具有供電電路，在不明顯變大探頭的體積、對原有超聲經顱多普 勒血流檢測儀的主機不作改動、不顯著增加探頭的發熱量前提下，提高了超聲探頭的抗幹 擾能力，降低了接收信號在探頭線上的損耗，提高超聲經顱都卜勒血流檢測儀的靈敏度，並 且改善了超聲經顱都卜勒血流檢測儀對電磁環境的適應性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1是本實用新型的超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭電路圖；
[0016] 圖2是實用新型的超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭裝配圖。
[0017] 圖中：
[0018] 11印刷電路板 21換能器電極接點31壓電晶體
[0019] 41探頭電纜焊接點61探頭外殼 12超聲換能器
[0020] 13前置放大模塊 14電流驅動模塊 15發射模塊
[0021] 16探頭電纜 161接收芯 162發射芯
[0022] 163屏蔽層 17發射匹配模塊 18型濾波模塊
[0023] 19穩壓電路模塊 20充電電路模塊
【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。
[0025] 實施例1
[0026] 從超聲換能器直接返回的信號，其電壓和電流具有典型的微弱性號特徵，例如電 壓幅度在uV級、電流強度在uA級，這種特性使得它在從探頭電纜到超聲經顱都卜勒血流檢 測儀內部的傳輸路徑中極易受到幹擾，而且在傳輸線上信號也會有損失，這種損失會降低 系統的靈敏度。根據信號的傳輸機理，在信號的源頭即最靠近換能器的地方增加信號強度， 也即放大電壓，增大電流，就可提高超聲探頭的抗幹擾能力，減少線上傳輸損耗。
[0027] 圖1是本實用新型的超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭電路圖。
[0028] 請參見圖1，本實用新型提供的超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭，包括超 聲換能器12、前置放大模塊13、電流驅動模塊14、發射模塊15、發射匹配模塊17和探頭電 纜16,所述發射匹配模塊17接收超聲換能器12發射的信號，還包括供電電路，所述供電電 路包括：π型濾波模塊18、穩壓電路模塊19和充電電路模塊20,充電電路模塊20的輸入 端和探頭電纜16的輸出端電性連接，充電電路模塊20的輸出端和穩壓電路模塊19的輸入 端電性連接，穩壓電路模塊19的輸出端和π型濾波模塊18的輸入端電性連接，π型濾波 模塊18的輸出端和前置放大模塊13及電流驅動模塊14的輸入端電性連接。
[0029] 探頭電纜16包括接收芯161、發射芯162和屏蔽層163,接收芯161和電流驅動模 塊14電性連接，發射芯162和充電電路模塊20電性連接，屏蔽層163和超聲換能器12電 性連接。
[0030] 發射匹配模塊17發射的信號是載波頻率為2MHz的間歇式脈衝群，幅度為50V。本 實用新型的2MHz發射信號經匹配電路由電極引線加載到超聲換能器，所謂的超聲換能器 也就是超聲振子，電信號在超聲振子上引起震蕩產生超聲，即探頭產生逆壓電效應，完成信 號的發射；從人體組織返回的超聲回波作用在超聲振子上轉換成電信號，即探頭產生正壓 電效應，接受聲振動產生的電信號是非常微弱的。
[0031] 前置放大模塊13包括耦合電容及場效應管2SK212,並聯在接收信號線上的雙向 二極體BAV99另一端接地，防止信號過飽和。
[0032] 電流驅動模塊14包括一個具有極低的靜態電流功耗的雙路放大器，靜態電流最 大值0. 55mA，為增大輸出能力，採用了並聯輸出方式。
[0033] 本實用新型的電源電路，包括充電電路模塊20和一個π型LC電源濾波電路，在 發射期間，幅度50V，佔空比為50 %的電壓經電感向電容充電，產生約25V的脈動電壓，經兩 個串聯的5V穩壓二極體後生成+10V左右的電壓，此時的+10V電源實際上是一個變化的 值，裡面有很多紋波成分，須濾波後變成一個穩定的電壓才能給放大器供電。考慮到整個電 路是低功耗的，即電流較小，而且必須儘可能減少發熱元件，本實用新型採用了 η型LC無 源濾波電路。
[0034] 實施例2
[0035] 圖2是實用新型的超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭裝配圖。
[0036] 請參見圖2,本實用新型提供的超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭，包括探 頭電纜16和探頭外殼61，還包括印製電路板11，所述印製電路板11包括超聲換能器12、前 置放大模塊13、電流驅動模塊14、發射模塊15、發射匹配模塊17和探頭電纜16,所述發射 匹配模塊17接收超聲換能器12發射的信號，還包括供電電路，所述供電電路包括：π型濾 波模塊18、穩壓電路模塊19和充電電路模塊20,充電電路模塊20的輸入端和探頭電纜16 的輸出端電性連接，充電電路模塊20的輸出端和穩壓電路模塊19的輸入端電性連接，穩壓 電路模塊19的輸出端和π型濾波模塊18的輸入端電性連接，π型濾波模塊18的輸出端 和前置放大模塊13及電流驅動模塊14的輸入端電性連接。
[0037] 還包括探頭電纜焊接點41，探頭電纜16通過探頭電纜焊接點41連接於印刷電路 板11。
[0038] 還包括壓電晶體31。
[0039] 還包括換能器電極接點21，壓電晶體31通過換能器電極接點21連接於印刷電路 板11。
[0040] 將脈衝超聲有源探頭印製電路板11裝入探頭殼體61，再將前端的兩個換能器電 極焊接點21用導線焊上壓電晶體31的兩個電極，然後將探頭電纜16的屏蔽層線焊到探頭 電纜焊接點41，最後封上探頭外殼。
[0041] 綜上，本實用新型提供的超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭，具有供電電 路，在不明顯變大探頭的體積、對原有超聲經顱都卜勒血流檢測儀的主機不作改動、不顯著 增加探頭的發熱量前提下，提高了超聲探頭的抗幹擾能力，降低了接收信號在探頭線上的 損耗，提高超聲經顱都卜勒血流檢測儀的靈敏度，並且改善了超聲經顱都卜勒血流檢測儀 對電磁環境的適應性。
[0042] 雖然本實用新型已以較佳實施例揭示如上，然其並非用以限定本實用新型，任何 本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，當可作些許的修改和完善，因此本 實用新型的保護範圍當以權利要求書所界定的為準。
【權利要求】
1. 一種超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭，包括超聲換能器（12)、前置放大模 塊（13)、電流驅動模塊（14)、發射模塊（15)、發射匹配模塊（17)和探頭電纜（16)，所述發 射匹配模塊（17)接收超聲換能器（12)發射的信號，其特徵在於：還包括供電電路，所述供 電電路包括：π型濾波模塊（18)、穩壓電路模塊（19)和充電電路模塊（20)，所述充電電路 模塊（20)的輸入端和探頭電纜（16)的輸出端電性連接，所述充電電路模塊（20)的輸出端 和穩壓電路模塊（19)的輸入端電性連接，所述穩壓電路模塊（19)的輸出端和π型濾波模 塊（18)的輸入端電性連接，所述π型濾波模塊（18)的輸出端和前置放大模塊（13)及電 流驅動模塊（14)的輸入端電性連接。
2. 如權利要求1所述的超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭，其特徵在於，所述 探頭電纜（16)包括接收芯（161)、發射芯（162)和屏蔽層（163)，所述接收芯（161)和電流 驅動模塊（14)電性連接，所述發射芯（162)和充電電路模塊（20)電性連接，所述屏蔽層 (163)和超聲換能器（12)電性連接。
3. 如權利要求1所述的超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭，其特徵在於，所述 發射匹配模塊（17)發射的信號是載波頻率為2MHz的間歇式脈衝群，幅度為50V。
4. 如權利要求1所述的超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭，其特徵在於，所述 前置放大模塊（13)包括耦合電容及場效應管以及雙向二極體。
5. 如權利要求1所述的超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭，其特徵在於，所 述電流驅動模塊（14)包括一個具有極低的靜態電流功耗的雙路放大器，靜態電流最大值 0. 55mA〇
6. -種超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭，包括探頭電纜（16)和探頭外殼 (61)，其特徵在於：還包括印製電路板（11)，所述印製電路板（11)包括超聲換能器（12)、 前置放大模塊（13)、電流驅動模塊（14)、發射模塊（15)、發射匹配模塊（17)和探頭電纜 (16)，所述發射匹配模塊（17)接收超聲換能器（12)發射的信號，還包括供電電路，所述供 電電路包括：π型濾波模塊（18)、穩壓電路模塊（19)和充電電路模塊（20)，所述充電電路 模塊（20)的輸入端和探頭電纜（16)的輸出端電性連接，所述充電電路模塊（20)的輸出端 和穩壓電路模塊（19)的輸入端電性連接，所述穩壓電路模塊（19)的輸出端和π型濾波模 塊（18)的輸入端電性連接，所述π型濾波模塊（18)的輸出端和前置放大模塊（13)及電 流驅動模塊（14)的輸入端電性連接。
7. 如權利要求6所述的超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭，其特徵在於，還包 括探頭電纜焊接點（41)，所述探頭電纜（16)通過探頭電纜焊接點（41)連接於印刷電路板 (11)。
8. 如權利要求6所述的超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭，其特徵在於，還包 括壓電晶體（31)。
9. 如權利要求8所述的超聲經顱都卜勒血流檢測儀脈衝有源探頭，其特徵在於，還包 括換能器電極接點（21)，所述壓電晶體（31)通過換能器電極接點（21)連接於印刷電路板 (11)。
【文檔編號】A61B8/06GK203841721SQ201420175085
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年4月11日 優先權日:2014年4月11日
【發明者】俞建湧, 倪衛芳, 李聖 申請人:南京科進實業有限公司