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醫(yī)療成像系統(tǒng)快速樣機(jī)制造指南

作者: 時間:2012-04-26 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

超聲波組件的集成

許多設(shè)計人員的應(yīng)用都要求盡可能地使用最高性能的 AFE,而 Diagnostic Sonar 公司則考慮使用 NI FlexRIO MDK 來圍繞最新的 AFE 構(gòu)建其自己的設(shè)計。但是,最終他們都意識到可以利用 TI 的 AFE5801 所提供的高性能來實現(xiàn)其應(yīng)用。AFE5801 擁有 8 通道,可提供 –5Db 到 +31Db 的數(shù)控掃描增益。他們可以使用一種現(xiàn)貨適配器組件 NI 5752,其將四個這種 AFE 集成到一個 32 通道組件中,擁有 50 MS/s 的采樣速率和 12 比特分辨率。

接收端使用現(xiàn)成組件為他們節(jié)省了大量的開發(fā)時間,這樣他們可以將其精力放在硬件設(shè)計方面:NI FlexRIO(同 NI 5752 配對使用)的 32 通道、高壓脈沖生成器組件。使用模塊化 FPGA 硬件進(jìn)行樣造,讓他們能夠迅速地生產(chǎn)出一臺可以工作運行的樣機(jī),并確定需要進(jìn)行哪些硬件改動,原因是 I/O 從 FPGA 反端分離了出來。由于他們都使用了模塊化 FPGA 板構(gòu)建其設(shè)計,他們的樣機(jī)系統(tǒng)都只有 32 條通道,但對構(gòu)架進(jìn)行簡單的調(diào)整,便可以擁有 64 條、128 條、256 條甚至更多(需為 32 的倍數(shù))同時用于收發(fā)的通道數(shù)目,集成多路傳輸功能,并且適應(yīng)于各種超聲波陣列。另外,通過將 FPGA 用于硬件式信號處理,他們的信號處理可以根據(jù)系統(tǒng)增加通道數(shù)目情況進(jìn)行調(diào)整,無需讓 CPU 限制系統(tǒng)的成像速率。

在軟件端,Diagnostic Sonar 公司一開始在主機(jī)上使用 LabVIEW 編制算法—包括波束生成、濾波和矯正等,并使用一種圖形用戶界面 (GUI) 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。在樣機(jī)系統(tǒng)演示之后,他們便可以利用 LabVIEW FPGA 將算法移至 NI FlexRIO 板上的 FPGA,以進(jìn)一步提高信號處理性能。最后,Diagnostic Sonar 公司使用模塊化 FPGA 硬件和圖形軟件,創(chuàng)造出了一種高性能、多通道超聲波采集和處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以針對各種應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整和定制。這些技術(shù)讓他們能夠為其客戶提供各種選項,可以提供一種可立即投入使用的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)配置,也可以向那些擁有系統(tǒng)集成能力的公司分開出售單個組件(例如:32 通道脈沖生成器、定制陣列連接和波束生成IP等)。

最終結(jié)果—可調(diào)和可定制的系統(tǒng)

Diagnostic Sonar 是一家小型公司,但是他們利用 FPGA 的信號處理能力和可重配置性以及 TI 超聲波AFE擁有的優(yōu)異模擬性能,制造出了一個可輕松調(diào)整和定制的超聲波系統(tǒng)。另外,他們利用現(xiàn)成定制硬件在非常短的時間內(nèi)(僅 3 個月)便完成了對初始系統(tǒng)的樣機(jī)論證工作。

總之,這種需求會不斷增長。各大醫(yī)療系統(tǒng)開發(fā)公司需要使用各種方法將下一代技術(shù)集成到其產(chǎn)品中,并且還要在上市產(chǎn)品中實現(xiàn)新的創(chuàng)新。Diagnostic Sonar 和許多其他公司都在使用同樣的設(shè)計方法,即利用 FPGA 和 AFE 幫助實現(xiàn)下一代成像系統(tǒng)的這些創(chuàng)新。


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