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飞利浦iU22彩超硬件构成与各部分功能介绍

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iU22彩超彩超系统按照功能属性,大致可分为:前端(超声波的发射与接收)、计算处理、显示、控制和电源等五大部分,其中的控制部分、处理部分和显示部分被PC所替代,下面做简单介绍。

1.1前端部分

硬件由五个功能板快组成:Front End Controller ( FEC)前端控制,Channel Boards (CB)通道板,New Analog
Input Module (NAIM)模拟电压调制板,Acquisition Flat Panel Mod-ule ( AFP)前端采集板,Scanhead
Select Module (SHSEL)探头选择板。

(1)前端板FEC

主要任务:向前端机箱内其它电路板发送控制信号和控制数据,实时监控超声电压和能量强度,前端机箱内温度的监控;从通道板实时接收射频超声信号,发送给后端等待处理;完成生理心电信号的处理,它是整个前端部分的主控板。

(2)前端采集AFP(相当于前端母板)

连接所有前端电路板,并向各板分配电压、时钟信号,提供数据总线,地址总线,控制总线等。

(3)模拟电压调制板NAIM

提供前端320MHz主时钟,提供激励探头的脉冲电压,调节和校准高压脉冲,还产生TGCI,TGC2波形,同时监查过流、过压、前端温度,管理前端所有电源供应。

(4)通道板CBS

共四块,每块板上有带四个专用集成芯片,专用芯片功能是发射脉冲控制,波形发生,波形加权,波形变形;十六个DAC模数转换器,起A/D,D/A模数转接和功率放大作用;有32个接收通道,每个都和FEC总线和TIM总线、主时钟连接。

(5)探头选择板SHSEL

其为探头和前端之间的接口板,除了能识别和选择切换探头外,还提供探头和通道板以及NAIM板之间多种控制驱动和反馈回输信号的缓冲通道,其中NAIM给探头的有:CW多普勒发射信号、阵列信号,控制和放大信号、探头马达驱动信号、以及各种直流电压,还有经过通道板的TGC电压等;探头反馈给予NAIM板的有:探头温度传感器信号,CW/PW回波信号、探头特性信号等,还有通道放大板与探头之间的信号交换。

另外,前端每个通道板和NAIM板的顶部和底部,都有温度传感器,根据温度情况可调整冷却风扇的速度,以降低风扇噪声。

1.2后端硬件

相对于前端,控制和处理部分又可叫后端,主要由主计算机HOST,图像处理计算机SIP,音、视频输入输出接口板AVID等组成(注:早期版本后端有两个计算机HOST+SIP,后期合二为一)。

(1)主计算机HOST

主计算机主要功能是响应用户操作指令,管控整个超声系统,同时与前端和SIP保持通讯并参与全部超声处理任务。它由双数据分配板DSC、视频加速卡AGP、图像输出处理板IEP、音视频输人输出板、PCI桥式连接电路组成。其中DSC板主要是从FEC板接收RF数据资料,并进行标准化,采用双数据流分道方式送到计算机PCI总线进、行处理,同时完成一系列如动态范围控制、对比度增强、回波探测、自动增益控制、时间增益补偿等处理功能;图像输出板IEP对静态图像做JPFG压缩后输出,同时完成帧频优化RGB转换等功能;音视频输人输出板AVIO完成音视频输入输出外,还向触摸屏提供视频VGA信号,对前端电压温度进行检测和分析,对冷却风扇速度进行调控等;图形加速卡AGP进行实时二维、三维显示;DVI接口板提供数字视频输出(1680
x 1050)。

(2)图像处理计算机

主要功能是,处理HOST送来的所有超声数据,并转换成本机数据;将多普勒频移信号处理成可以显示的频谱图像数据、数字多普勒声音数据和彩色血流图像数据;处理M型图像数据;实现电影回放功能,图像存储、图像回顾等与图像有关的功能。后端的温度传感器位于计算机主板的CPU上。

1.3电源系统部分

(1)前端电源(APS)

主要给予前端采集部分硬件供、电;

(2)后端电源(PPS)

主要给控制与处理部分硬件供电;

(3)前端电源分配板(APDB)(B、C、D Carts)

主要对前端电源电压进行分配供给前端各板,同时也参与开关机过程。

(4)电池温度管理板(BTM) (E Carts)

主要是监控系统温度和调整风扇转速。

(5)信号电源分配板SPD

位于后端部分,功能较多,除了连接前端和控制面板的信号线和电源线到计算机母板上,还参与系统开关机控制,提供+5.01VDC、参考电压,产生+5VDC和+3.3VDC电压并用于监控+12VDC,还提供过压关机保护,提供-12VDC跟随+12VDC等。

(6)交流电源盒

除了交流滤波、交流电压变压匹配作用外,还产生一个+12VSB(50A)送给SPD板,接收APD板上的+5VSB点亮一个LED显示电源状态等。

(7)高压开关电路

主要是把APS送来±15VDC和+48VDC转变为+/-30VDC和+/-120VDC供前端采集电路用。

(8)电源和电池控制板PSBC(E版本)

功能相当于SPD加BTM加高压开关及电源故障诊断和控制功能。

1.4操作控制部分

(1)控制面板组件CPM

支持使用输人设备,包括USB键盘,轨迹球,双触模屏图形板,TGC/LGC滑动电阻旋转编码器按键,备用USB连接口等;输出设备如触模屏图形板,LED指示灯、键盘灯、峰呜器等,此外还完成系统CPU与USB部件、显示部分之间通讯、TGC信号的模数转换、24MHz时钟等。

(2)控制面板连接板接口

作为控制面板组件和外设之间的接口板。

(3)控制面板用户接口板

连接旋转编码器和按键开关到CPM板。

(4)背景灯电压变换器

提供600V,供触摸屏用。

(5)触摸屏

(用一层薄薄抗压透明薄膜覆盖在800 x 600 LCD显示器上)供使用者选择成像参数和控制参数。

(6)蓝牙收发器

用作声音无线遥控超声系统。还有硬盘和DVD驱动器等。

1.5显示部分

由三部分电路板及显示器组成,主要形成供显示用的超声信息,送给予显示器和其它外设。

(1) UAVIO板(D版本及更高的版本)

主要完成将多普勒信号转换或模拟格式并与其它声音信号混合后发送;接收来自母板线路输出、系统麦克风、蓝牙装置或USB麦克风等发来的声音信号;将声音信号送给母板的线路输人口和本机喇叭;调整声音放大增益,进行低频放大、音量控制、静音控制;还将各种复合视频信号分配到各输出端;将PCI总线视频卡提供的DVI-D数据供给内外监示器等。总之,起到声音信号的缓冲、混合、放大,视频信号的缓冲、分配、路由以及USB信号路由功能。另一个更主要的功能是,除了前端的超声RF信号,所有的对前端的控制信号、控制参数和前端反馈到后端主机的实时检测数据全都由UAVIO负责发送、接收和编译。它是前端与后端之间通讯、控制的桥梁。

(2)双PCI总线图形视频卡

采用双NX7600显卡。其中一块要完成图像输出处理器全部功能,包括对JPEG图像的压缩和输出;对图像的帧频和大小最佳化;压缩图像数据高速传给主机内存,提供独立的系统显示通道等。另一块用来对显示器提供视频信号,提供RGB调整表供匹配多谱勒光谱数值成为RGB值,形成适合显示尺寸的光谱数据,监控显示温度等。

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