用於測試聲探頭的透鏡和所選擇的換能器元件的可操作性的系統及方法與流程
2023-07-25 03:55:56
本文中的主題一般涉及用來測試聲探頭的系統及方法，且更具體地，涉及用來測試聲探頭的所選擇的換能器元件和透鏡的可操作性以便在聲和電轉換之間執行的系統及方法。
背景技術：
本章節中的陳述僅僅提供與本公開有關並且可能不構成現有技術的背景信息。
已發現聲成像技術在各種各樣的應用中都是有價值的。某一被稱為超聲成像的聲成像技術或許是最眾所周知的，但聲技術更普遍地在各種各樣的不同的聲頻下用於對各種各樣的不同的現象進行成像。某些聲成像技術使用結構缺陷的識別中的聲輻射的傳輸和檢測、雜質的檢測以及活體中的組織異常的檢測。所有的這類聲成像技術通常依賴於不論不同的結構是異常的身體組織，還是飛機機翼中的缺陷，它們都具有對聲輻射的不同的阻抗的事實。某些已知的聲成像系統包括聲探頭，該聲探頭具有多個換能器元件，其可以具有線性陣列、彎曲線性陣列、相控陣列或類似的特性，以控制聲輻射的傳輸和檢測。已知這類換能器元件的性能中的降級以擴展的換能器使用和/或通過用戶濫用而出現。用來測試換能器元件的降級的某些已知的技術要求將反射目標(target)和水箱用作傳導媒介，以便分析這類換能器元件的性能。這類聲測試技術的缺陷包括聲探頭相對於水箱和目標的對準的困難，這種困難妨礙聲測試的速度和重複性。
因此，存在在本領域中的用於測試的聲探頭的不要求某一笨重的基礎設施（即，目標和水箱）且仍然改進聲探頭的可操作性的測試的速度和重複性的系統及方法的一般需要。
技術實現要素：
鑑於與聲測試技術的使用相關聯的上面的關注，存在對於提供用於不要求將某一笨重的基礎設施（例如，聲目標或水箱）用作傳導媒介的聲探頭的操作能力的快速且可重複的測試的系統、方法以及電腦程式產品的需要。通過本文中所描述的主題的實施例而解決上述的需要。
本文中所描述的主題包括用於對具有與適應於在聲信號與電信號之間轉換的多個換能元件組合的透鏡的聲探頭進行測試的系統，該系統包含：電信號發生器，連接以將電發生器信號傳輸至聲探頭的多個換能器元件中，其中，聲探頭的多個換能器元件將電信號轉換成從聲探頭的透鏡反射的聲信號，且然後由聲探頭的換能器元件轉換成所反射的電信號；分析引擎，連接以接收所反射的電信號，且確定透鏡和每個所選擇的換能器元件的可操作性用於聲和電轉換；顯示器，配置成提供指示聲探頭的透鏡和所選擇的換能器元件的操作能力的說明用於聲和電轉換。
根據另一方面，提供對具有適應於在聲信號與電信號之間轉換的多個換能元件的聲探頭進行測試的方法。方法包含以下的步驟：將電發生器信號從電信號發生器發送至聲探頭的所選擇的換能器元件中的至少一個中；對來自聲探頭的所選擇的換能器元件的所反射的電信號進行探測，在轉換從聲探頭的換能器元件傳輸且從聲探頭的透鏡朝向聲探頭的換能器元件反射回的聲信號中生成該發射的電信號；以及顯示聲探頭的透鏡和所選擇的換能器元件的操作能力的指示用於聲和電轉換。
本發明內容在具體實施方式中簡略地描述在下文中描述的主題的方面，且不意圖用來限制本公開中所描述的主題的範圍。
附圖說明
結合附圖，在下文的具體實施方式中，本文中所公開的系統及方法的特徵和技術方面將變得顯而易見，在附圖中，參考數字指示相同或在功能上類似的元件。
圖1示出根據本文中所描述的主題的系統的示例的示意框圖。
圖2示出說明根據本文中所描述的主題的操作圖1的系統的方法的示例的流程圖。
圖3示出說明根據本文中所描述的主題的由圖1的系統所生成的顯示的示例的示意圖。
圖4示出圖示根據本文中所描述的主題的圖1中所示出的系統的電腦程式產品的示例的示意圖。
具體實施方式
在下文的詳細描述中，參考形成其一部分的附圖，並且其中經由說明示出的是可以實踐的具體示例。足夠詳細地描述這些示例以便使本領域技術人員能夠實踐主題，且將理解到，可以利用其他示例，並且，在不背離本公開的主題的範圍的情況下，可以作出邏輯變化、機械變化、電氣變化及其他變化。因此，提供下文的詳細描述，以描述示範性的實現，並且，下文的詳細描述不被認為是對本公開中所描述的主題的範圍的限制。來自下文的描述的不同的方面的某些特徵可以組合以便形成下文中所討論的主題的另外的新的方面。
當引入本公開的各種實施例的元件時，冠詞「一」、「一個」、「該」以及「所述」意圖意味著存在元件中的一個或更多個。術語「包含」、「包括」以及「具有」意圖為包括的，並且意味著可能存在除了所列出的元件之外的附加的元件。術語用戶和/或該術語的複數形式通常用來指能夠訪問、使用或得益於本公開的那些人員。如本文中所使用的，當使用短語「至少」時，按照與術語「包含」為開放式的相同的方式，短語「至少」為開放式的。
在下文的詳細描述中，參考形成其一部分的附圖，並且其中經由說明示出的是可以實踐的具體實施例。足夠詳細地描述這些實施例以便使本領域技術人員能夠實踐實施例，且將理解到，可以利用其他實施例，並且，在不背離實施例的範圍的情況下，可以作出邏輯變化、機械變化、電氣變化及其他變化。因此，不從限制的意義上進行下文的詳細描述。
圖1圖示系統100的一個實施例，系統100用於測試聲探頭105的可操作性，聲探頭105具有透鏡108和一系列的換能器元件（由線示意地示出）110，換能器元件110適應於在聲信號與電信號之間轉換。通常，系統100包含控制器120，在聲探頭105的可操作性的測試中，控制器120被連接以便與收發器130通信。聲探頭105的每個換能器元件110通常包括構造成在聲信號與電信號之間轉換的壓電晶體（未示出）、基底材料（未示出）、匹配層（未示出）以及透鏡108，其用來在結構（例如，身體組織等）的阻抗的測量中使所生成的聲能集中。具體地，在本領域中已知壓電晶體用來將所接收的電信號轉換成聲輻射或信號用於發射，以及用來將入射的聲輻射轉換回到電信號用於轉化成指示入射結構的材料的圖像。
系統100的控制器120通常操作以便來往於電信號發生器和收發器130接收，處理並且傳送信息。控制器120的示例能夠通常包括存儲器140，存儲器140具有供由計算機或硬體處理器（在本文中，被稱為「計算機處理器」）145運行的一系列的計算機可讀程序指令。示例的存儲器140能夠包括通常可操作來存儲由計算機處理器145可訪問且可讀的電子格式化數據或信息和程序指令的不同類型的非暫時性有形電腦程式產品150，或為不同類型的非暫時性有形電腦程式產品150。在某些示例中，能夠經由網絡連接160而通過遠程計算裝置155來可訪問存儲器140。
計算機可讀指令能夠包含供由計算機處理器145運行的編程代碼。編程代碼能夠獨立於在固件或專用硬體中體現的軟體或與其組合而在存儲於存儲器140上的軟體中體現。電腦程式產品150能夠包括如下的計算機可讀存儲媒介：有形、非暫時性，並且具有易失性及非易失性且可移除及不可移除媒體,該媒體用於存儲電子格式化信息（例如計算機可讀程序指令或指令模塊、數據等）,其可以為獨立的或作為控制器120的一部分。如本文中所使用的，術語有形非暫時性計算機可讀存儲媒介能夠明確地定義成包括任何類型的計算機可讀存儲裝置和/或存儲盤，並且，排除傳播信號媒體且排除傳輸媒體。如本文中所使用的，「非暫時性計算機可讀存儲媒介」和「非暫時性機器可讀存儲媒介」能夠可互換地使用。
存儲器140的示例能夠包括但不限於隨機存取存儲器（ram）、只讀存儲器（rom）、同步動態隨機存取存儲器（sdram）、動態隨機存取存儲器（dram）、eeprom、閃速存儲器、高速緩存器、壓密盤（cd）、數字通用盤（dvd）或其他光學存儲裝置、磁帶盒、磁帶、磁碟存儲裝置或其他磁存儲裝置、硬碟驅動、閃速存儲器或能夠用來存儲預期的電子格式的信息或程序指令達某個持續時間且能夠由計算機處理器145或控制器120的至少一部分訪問的任何其他媒介。
示例的計算機處理器145能夠包括用來運行如由計算機可讀程序指令所定義的一個或更多個任務的硬體。計算機處理器145能夠是例如計算機伺服器的一部分、膝上型電腦或桌上型電腦、移動裝置（例如，蜂窩電話、智慧型電話、諸如ipadtm的平板電腦）、個人數字助理（pda）、網際網路器具或任何其他類型的已知的計算裝置。例如，計算機處理器145能夠由來自任何預期的家庭或製造商的一個或更多個集成電路、邏輯電路、微處理器或控制器實現。
如本文中所提到的存儲器140和計算機處理器145能夠為獨立的，或作為可操作來運行與實現本文中所描述的主題的方法（稍後討論）相關聯的指令的各種類型的各種可編程計算裝置（包括例如高速緩存器、臺式計算機或膝上型計算機硬碟驅動、現場可編程門陣列（fpga）、專用集成電路（asic）、專用標準產品（assp）、片上系統式系統（soc）、可編程邏輯裝置（pld）等或諸如此類以及其任何組合）的一部分而整體地構造。
收發器130與聲探頭105連接用於測試。收發器130的示例能夠包括換能器元件選擇器或元件開關170、傳輸選擇器開關175以及電信號發生器180。換能器元件選擇器開關170能夠指引來往於正被測試的聲探頭105中的一系列的換能器元件110的一個或更多個所選擇的換能器元件110的信號傳輸或通信。換能器元件選擇器開關170的示例能夠為配置成與聲探頭105的多個換能器元件110個別地或分組地以預期的順序方式建立連接的繼電器矩陣(relayarray)，該繼電器矩陣許可聲探頭105的個別或多個換能器元件110的選擇性的評價。繼電器矩陣能夠包含能夠建立預期的連接的雙向切換陣列。繼電器矩陣的電特性能夠配置成不影響聲探頭105的換能器元件110的評價。例如，換能器元件選擇器開關170能夠包括小型繼電器的陣列或基於半導體的切換集成電路系統。關於繼電器的陣列，繼電器的陣列可以分組地並且以各種電路拓撲結構布置以增強電發生器信號和/或所反射的電信號的傳輸。
第一位置中的傳輸開關175能夠將來自電信號發生器180的電發生器信號185指引至聲探頭105的所選擇的換能器元件110，並且第二位置中的傳輸開關175能夠指引來自聲探頭105的所反射的電信號（在下文中描述）190的傳輸的接收。電信號發生器180生成電發生器信號185，並且，將電發生器信號185傳輸至聲探頭105的所選擇的換能器元件110用於測試。電信號發生器180能夠處於預定義的或輸入指導的頻率或振幅，以便觸發所選擇的換能器元件110以便將電發生器信號轉換成在預期的頻率下的聲信號。電信號發生器180的示例能夠是可操作來生成射頻（rf）範圍中的模擬或數位訊號的交變電壓源。
響應於所傳輸的電發生器信號185的接收，適當地操作或運作的所選擇的換能器元件110以將電發生器信號185轉換成用於通過透鏡108的傳輸的聲信號響應。具體地，關於包含壓電元件的換能器元件110，根據壓電效應，換能器元件110受到電發生器信號185（例如，可變電壓信號）的接收影響。由於戶外接口(openairinterface),透鏡能夠將所轉換的聲能或輻射的至少某一部分朝向所選擇的換能器元件110反射回。根據壓電效應，所選擇的換能器元件能夠將聲能重新轉換回到所反射的電信號190。連接收發器130的傳輸開關175以便將來自所選擇的換能器元件110的該所反射的電信號190路由或指引至分析引擎210用於分析以便確定透鏡和所選擇的換能器元件110的可操作性或功能性。
收發器130能夠包括分析引擎210，分析引擎210配置成檢測來自所選擇的換能器元件的所反射的電信號的接收，並且分析該電信號。在一個示例中，分析引擎210能夠配置成將來自用於可視化的所反射的電信號的原始數據傳送至用戶。在另一示例中，分析引擎210能夠包括配置成將來自所選擇的換能器元件的所接收的電換能器信號的預定義的參數相對於閾值比較的計算電路系統。參數的示例能夠包括信號的振幅、頻率等。閾值的示例能夠為預定義的或基於來自從正被測試的聲探頭105的其他換能器元件110的測量的基準值。分析引擎210能夠進一步包括放大器、模擬數字轉換器等以便對電換能器信號進行濾波和處理用於分析。在一個示例中，能夠由個人計算機、智慧型手機、平板電腦、主機或膝上型電腦提供分析引擎210，其的移動性使得其尤其便利。雖然圖1將分析引擎210示為集成有收發器130，但分析引擎210能夠包括電腦程式指令或電路系統或其組合，以作為控制器120或收發器130或遠程計算裝置或其組合的一部分。
系統100的控制器120還能夠配置成來往於遠程計算機裝置155傳送指令。如本文中所提到的遠程計算機裝置155的示例能夠包括：手機；計算機例如桌上型電腦或膝上型電腦類型；個人數字助理（pda）或行動電話；筆記本電腦、平板電腦或其他移動計算裝置等以及其任何組合。本描述的主題可以實現為獨立的電腦程式產品，或實現為配置用於由遠程計算裝置155中的一個或更多個的運行的應用。應用（例如，網頁、可下載的小應用程式或其他移動可運行的）能夠以經由一個或更多個遠程計算裝置155而促進與用戶交互（接收輸入/指令、生成圖形說明）的方式來生成在本文中描述為圖形用戶界面（gui）或其他視覺說明的各種顯示或圖形/視覺表示，其可以作為網頁等而生成。
網絡160能夠促進相對於遠程計算機裝置155而將電子或數字數據傳輸至系統100，且從系統100傳輸電子或數字數據。示例的網絡160能夠為允許系統100或其部分與上述的各種計算裝置155通信的與其相關聯的有線接口（例如，數據總線、通用串行總線（usb2.0或3.0）連接等）和/或無線接口（例如，射頻通信、紅外通信、光學通信、近場通信（nfc）等）、廣域網（wan）；區域網（lan）；網際網路；計算機、路由器、伺服器、網關等的基於雲的計算基礎設施；或其任何組合。關於如包括基於雲的基礎設施的網絡160的示例，系統100能夠經由基於web的應用、雲存儲以及雲服務而共享信息。例如，基於web的門戶可以用來促進對信息的訪問等。系統100能夠將基於web的門戶圖示為用來訪問信息和應用的中心接口，並且，例如，可以通過基於web的門戶或觀察器而觀察數據。另外，例如，可以使用基於web的門戶來操縱和傳播數據。例如，能夠在本地（例如，在辦公室中）和/或遠程地（例如，經由網際網路和/或其他網絡或連接160）可訪問基於web的門戶。
控制器120還能夠與輸入或輸入裝置220和輸出或輸出裝置230進行通信。輸入裝置220的示例包括在本領域中已知的鍵盤、操縱杆、滑鼠裝置、觸控螢幕、踏板組合件、跟蹤球、光索、語音控制或類似的已知的輸入裝置。輸出裝置230的示例包括液晶監測器、等離子屏幕、陰極射線管監測器、觸控螢幕、印表機、音響裝置等。輸入裝置220和輸出裝置230能夠是相互獨立的，或作為到系統100的接口240的組合。
已提供根據上述的如圖1中所示出的系統100的一個構造的示例，以下是根據本文中所描述的主題的用來作業系統100的方法300（參見圖2）的示例的描述。還應當理解到，如前文的描述中所討論的方法300的動作或步驟的序列能夠變化。而且，應當理解到，方法300可能不要求前文的描述中的每個動作或步驟，或可能包括未在本文中公開的附加的動作或步驟。還應當理解到，方法300的步驟中的一個或更多個能夠由存儲於系統100的存儲器140中的計算機可讀程序指令的一個或更多個電腦程式模塊表示。如上文所提到的，能夠使用編碼的指令（例如，計算機和/或機器可讀指令）來實現方法300。如本文中所提到的術語模塊和組件能夠通常表示當在計算機處理器145上運行時引起指定的任務的程序代碼或指令。程序代碼能夠存儲於包含存儲器140和電腦程式產品150的一個或更多個計算機可讀媒介中。
為了示例，參考圖1，假設在測試期間，聲探頭105能夠由保持器215固定用於測試。參考圖2，步驟310能夠包括路由或切換收發器130的操作連接以便與聲探頭105的所選擇的一個或更多個換能器元件110通信用於測試。步驟315能夠包括指示電信號發生器180在預定義的頻率和振幅下生成電發生器信號。例如，電發生器信號185能夠為電壓脈衝。步驟320能夠包括路由或切換電發生器信號的通信或傳輸以便觸發正被測試的聲探頭105的所選擇的換能器元件110。作出響應且如果操作或運作，則觸發的所選擇的換能器元件110能夠將電發生器信號轉換成定向於聲探頭105的透鏡108處的聲能或輻射。至少一部分的聲能或輻射將朝向所選擇的換能器元件偏轉回，並且，重新轉換回到所反射的電信號。
步驟325能夠包括路由或切換收發器130的連接，以便從聲探頭的所選擇的換能器元件接收所反射的電信號。步驟330能夠包括對來自所選擇的換能器元件的所反射的電信號的接收進行分析或處理。步驟340能夠包括確定聲探頭的透鏡108和所選擇的換能器元件的可操作性或功能性以便在電能與聲能之間轉換。如果未在收發器130處接收所反射的電信號，則步驟340能夠包括記錄響應於步驟320中的關於電發生器信號的詢問而不檢測來自所選擇的一個或更多個電換能器的元件110的電換能器信號190的接收。如果根據所選擇的換能器元件為操作的或運作的分析而確定並檢測所反射的電信號，則步驟340能夠包括記錄所選擇的換能器元件110為操作的。
在其中從子集組(subsetgroup)換能器元件110同時地路由換能器信號190的情況下，子集組可以與一組相鄰的換能器元件110相對應。例如，電換能器信號的振幅與來自其他所詢問的換能器元件110的其他電換能器信號190相比的不存在或顯著的偏差能夠指示相應的換能器元件110的可操作性或非功能性（例如，與對壓電晶體的其他損傷或破裂相關聯）。
步驟350能夠包括確定是否已完成聲探頭105的所有的換能器元件110的詢問或執行是否已完成聲探頭105的所有的換能器元件110的詢問的檢查。如果完成，則步驟355能夠包括提供包括指示聲探頭105的換能器元件110的所記錄的可操作性或功能性（例如，通過對失效、定量數據）的說明的顯示（在下文中描述）。如果尚未完成某些換能器元件110的詢問，則步驟350能夠進一步包括提示用戶選擇聲探頭105的一系列的換能器元件110中的另一個用於自動詢問或測試或前進，且返回至步驟310，直到詢問聲探頭105的所有的換能器元件110。
圖3示出根據本文中所描述的主題的圖形顯示400的示例的示意圖。顯示400能夠提供說明,其指示聲探頭105的標識符405、聲探頭的換能器元件的詢問410的狀態、對來自所選擇的換能器元件的所反射的電信號的合成的響應探測415以及與聲探頭105的所選擇的換能器元件110中的每個的透鏡108和標識符425相關聯的操作能力或功能性420的指示或狀態，以便以所要求的方式在聲輻射與電信號之間轉換，以執行成像或其他預期的功能。
圖4圖示供由處理器145運行而在運行上述的方法300的中作業系統100的電腦程式產品150的示例。電腦程式產品150能夠包括供在操作換能器元件開關170中運行以實現收發器130與聲探頭105的所選擇的換能器元件110通信的程序指令的第一模塊510。第二模塊515能夠包括供用來在用來將電發生器信號185傳輸至聲探頭105的所選擇的換能器元件110的第一位置與用來將所反射的電信號190從所選擇的換能器元件110傳輸至收發器130用於分析的第二位置之間操作傳輸開關175中運行的程序指令。第三模塊520能夠包括供在對從聲探頭105的所選擇的換能器元件110接收的所反射的電信號190進行檢測和分析中運行的程序指令。第四模塊525能夠包括供在確定所選擇的換能器元件110的可操作性或功能性中運行的程序指令，其能夠包括將從所選擇的換能器元件110接收的所反射的電信號190與從聲探頭105的另一所詢問的換能器元件110接收的另一所反射的電信號190比較。第五模塊530能夠包括用於創建說明聲探頭105的所選擇的換能器元件110的可操作性或功能性（例如，通過對失效）的用於供用戶觀察的顯示400（參見圖3）的程序指令。
上述的主題的技術效果能夠包括但不限於提供以快速且仍可重複的方式測試聲探頭105的可操作性的系統100和方法。系統100和方法300的另一技術效果是要提供用於聲探頭105的所選擇的換能器元件110的可操作性或功能性的測試，而不需要某一笨重的基礎設施（例如，水箱、目標、保持器（可選的）），其由此降低成本，提供提高的移動性，且使通過用戶的測試簡化。
本書面描述使用包括最佳模式的示例來公開本發明，並且，還使本領域任何技術人員能夠製作並使用本發明。本發明的可取得的專利範圍由權利要求書定義，並且，可以包括本領域技術人員所想到的其他示例。如果這類其他示例具有並非與權利要求書的字面語言不同的結構元件，或如果它們包括與權利要求書的字面語言無實質的差異的等效的結構元件，則它們意圖處於權利要求的範圍內。