FPGA驱动的B超成像系统设计与数字化滤波研究

本文档深入探讨了"基于FPGA的B超成像系统的设计"这一主题，发表于2010年的《中原工学院学报》第21卷第2期。作者谢佳峰和谭冠政来自中南大学信息科学与工程学院，他们针对便携式B型超声诊断仪的创新设计提出了独特的解决方案。这种系统的核心技术在于利用现场可编程门阵列（FPGA）来替代传统的模拟滤波器，实现信号处理的数字化。 FPGA在系统中的关键作用是产生脉冲串，驱动超声波换能器进行发射。超声波在人体组织中传播时，会因为组织特性（如密度和声速差异）产生各种效应，如反射、透射、散射等，同时移动的组织还会引起多普勒效应。这些物理现象是B超成像的基础，通过对回波信号的检测和放大，可以获取组织的内部信息。 在接收端，系统通过时间增益补偿电路对信号进行补偿，然后使用对数放大器TL441进一步放大回波。接着，这些信号被转换为数字信号并输入到FPGA，FPGA在此进行实时的动态滤波，去除噪声和不必要的信号成分，提高图像质量。最后，经过FPGA处理后的信号被控制在显示屏上显示出来，实现了高精度的B超图像输出。 相比于传统的模拟滤波，基于FPGA的设计有明显的优势，包括更高的灵活性、更低的功耗以及更强大的计算能力，这对于便携式设备来说尤其重要，因为它能提升设备的性能和用户体验，同时也降低了成本。论文的关键词包括B超成像系统、FPGA和滤波器，表明了研究的焦点集中在这些关键技术和应用上。 这篇文章不仅介绍了B超成像技术的基本原理，还展示了如何通过FPGA这一现代集成电路技术，实现B超系统的技术革新，为医学诊断提供了高效、精确的解决方案。这项研究对于推动B超成像技术的发展，特别是在便携式设备上的应用具有重要的理论和实践价值。