超声系统的结构与原理分析

孟想成真

                      目前常用的B超系统的扫描方式可分为线阵扫描和相控扇扫两种。线阵扫描B超系统的基本原理是将若干组超声换能器依直线排列，由控制系统控制，连续依次激励各组换能器，形成扫描波束。同时，换能器接收回波信号。当前一组换能器完全接收回波后，下一相邻组换能器，才开始工作。同时，采用相控技术进行波束聚焦，使得回波信号得到增强，并将其送到信号处理系统，信号处理系统再将回波信号根据需要进行处理后，变成视频信号输出，供给显示器，图像记录仪进行记录，相控扇扫B超系统的原理与线阵扫描B超系统的原理相同，不同之处只是换能器的扫描控制方式。相控扇扫是利用控制器，按特定的时差规律顺序，使换能器被等级差时间延迟的激励脉冲激发发射超声波，通过不同相位超声波的功率叠加，形成特定角度的波束，改变各换能器的发射相位差，可以使波束角度改变，形成扇扫波束。下面就以相控阵超声系统为例，分析B型超声系统的主要结构和原理；可分为两大部分，即控制系统部分和成像系统部分。控制器系统部分是整个系统控制中心，它接受操作者的控制命令。成像系统又由扫描器子系统和扫描转换器子系统两部分组成，在扫描器子系统分配器单元及前端处理器单元能根据需要选择相应的探头，对探头发送激励电压，并且接受相应的回波信号，延时电路是扫描器的心脏部分，它分成粗延时和细延时两部分，提供发射和接收时聚焦和相控所需要的延时，图像检测电路和多普勒检测电路包括二维M方式下成像所需要的所有滤波和检测电路，以及对多普勒信号和血流信号进行检测处理，产生的超声回波合成信号供给扫描转换器子系统进行进一步处理。TGC电路产生对应于TGC前控制面版上设定的电压并为延时电路提供时钟信号。扫描器通过RS232与其他子系统通讯。扫描转换器子系统由以下部分组成：(1)扫描器I／O接口电路；(2)多普勒处理器单元；(3)彩色血流处理器电路对从扫描器I／O电路接收到的数字化血流信号进行检测，然后把血流信号和二维信号叠加在一起；(4)M方式、生理频谱电路把M方式生理信号、多普勒等数字信号，根据需要进行处理后，送人视频I／O接口板；(5)坐标变换电路利用特定的算法将声数据的报坐标信号变换成光输出的直角坐标信号；(6)图像存储器单元用于存储图像信号，供给视频输入输出电路；(7)图像处理单元；(8)视频输入／输出电路将各种图像、字符、信号合成输出到彩色监视器供操作者观察，同时向视频打印机和录像机提供视频信号。

B型超声系统常见故障的检查与检修方法

   根据系统的自检程序提供的错码，分析系统信号流程和电路原理，并根据操作者对故障的描述结合维修实践经验综合判断。本人曾经修复过一台日立EVB-515超声诊断仪，开机有光栅，但干扰多，按面板一直有死机现象，彩色多普勒部分无法调节，经初步分析，故障原因可能出自面板控制键及键控转换电路，以及传输线，接插头等部分，但检查均未发现问题，继而对DSC部分进行检查，如果缓单元的D／A转换器有故障，也会导致上述故障。打开机器后板，测得缓单元供电电压为4.7V，疑电路有短路，仔细检查DSC单元各块电路板，亦未发现故障元件。但每块电路板上均积有大量灰尘，加之南方湿度大，从而引起元件插脚局部短路，是造成此故障的原因。除尘后重新装上，再试机，机器正常。
   有些是由于操作及工作负荷大引起，如我院一台东芝340经常出现屏幕显示T/R ERROR! Please Power
   off检查电源部分正常，发现探头有问题，由于负荷大，探头线有扭曲导致内部线路隐断，更换探头正常。曾修日立EVB-405超声诊断仪，现象扫描线有部分无反射波，图像灵敏度低。故障分析：机器出现此类故障可能原因有：(1)超声探头不良；(2)发射电路工作不正常。采用排查分析法，换用备用探头，亦出现同样情况，考虑发射脉冲产生电路工作是否正常。检测接线头，发现电压输出正常。用示波器逐一检查发射激励脉冲波形，发现没有脉冲输出，进一步检测发现场效应晶体管已烧毁，更换参数相同的场效应管，通电后，扫描完整，灵敏度提高，故障排除。

   从大多数医院B超使用状况来看，工作负荷较大，工作环境较差是造成设备故障的重要原因，所以要做好日常维护保养工作，改善设备的环境。保障设备正常运行，减少故障率，促进经济效益和社会效益的提高。