Основной усилитель в ультразвуковых сканерах
Усиление эхо-сигналов в УЗ сканерах имеет специфические особенности, которых нет ни в одном другом устройстве для интроскопии.
УЗ колебания при распространении в мягких тканях претерпевают большие затухания, из-за чего динамический диапазон эхо-сигналов достигает 120 дБ. Амплитуда эхо-сигналов определяет яркость изображения и она должна быть одинаковой (при прочих равных условиях) у объектов, расположенных на разной глубине.
А это значит, что сигналы, приходящие с большей глубины в среднем нужно усиливать больше, чем сигналы, приходящие с меньшей глубины. При этом можно использовать два информативных признака – амплитудный и временной: импульсы большой амплитуды наиболее вероятно приходят с малых глубин, задержка же эхо по отношению к зондирующему импульсу однозначно связана с глубиной залегания объекта.
Как известно, динамический диапазон яркостей экрана монитора составляет 30 дБ (64 раза). Именно он несет в себе полезную информацию. Остальные же 90 дБ полного динамического диапазона эхо-сигналов нужно сжать. Это сжатие производят как бы с двух сторон – логарифмическим усилителем и блоком ВАРУ (временной автоматической регулировки усиления).
Логарифмический усилитель реализует амплитудно-селективный признак усиления: сигналы с большой амплитудой он усиливает с малым коэффициентом усиления и наоборот. Он представляет собой усилитель переменного тока, амплитудная характеристика которого описывается выражением
Uвых = Uвых.н [lg(Uвх/Uвх.н + 1)],
где Uвых.н, Uвх.н – амплитуды выходного и входного напряжений, соответствующие начальному участку амплитудной характеристики усилителя. Такая характеристика называется логарифмической амплитудной характеристикой (ЛАХ). Ее примерный вид показан на рис.1.
 |
Блок ВАРУ автоматически изменяет коэффициент усиления во времени таким образом, чтобы компенсировать среднее систематическое затухание. Наиболее естественной функцией регулирования усиления во времени была бы растущая экспонента, поскольку ультразвук в тканях в среднем затухает по закону падающей экспоненты.
Однако на практике такой закон регулирования осуществить трудно, поэтому используют другие управляющие функции. Компенсация неинформативного среднего затухания, по сути, означает сжатие динамического диапазона.
Получаемое с помощью УЗ сканеров изображение бывает достаточно сложным. Ряд второстепенных (для данного исследования) деталей мешает сосредоточить внимание на более существенных. Блок ВАРУ предоставляет оператору замечательную возможность с помощью ручной регулировки устранять мешающие фрагменты и наоборот, подчеркивать полезные – выделять область интереса.
Для этого на определенных временных участках, соответствующих области интереса, усиление эхо-сигналов увеличивают, а на других участках – уменьшают. На рис.2 глубина локации объекта условно разбита на три зоны. Область интереса находится во второй зоне, а в первой и третьей расположены «мешающие» фрагменты.
Советуем почитать:
Разработка микропроцессорной системы управления объектом
Микропроцессорная
система (далее МПС) предназначена для управления некоторыми объектами.
Рисунок
1 - Структурная схема связи МПС с внешними объектами.
Согласно
рисунку ...
Синтез и построение системы управления динамическими объектами
Информация об объекте управления
может быть получена путем измерения соответствующих параметров. Однако не все
параметры могут быть непосредственно измерены из-за отсутствия необходимых
...
Разработка технологического процесса сборки усилителя мощности звуковой частоты
Производственный процесс представляет совокупность всех действий людей и
орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или
ремонта РЭА.
Технологический проц ...