Acionamento de elemento ceramicos de tansdutores de ultra-som : circuitos de controle, de transmissão e de recpção
João Loures Salinet Junior
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP Sa33a
[Ultrasound ceramic transducer arrays]
Campinas, SP : [s.n.], 2009.
96 p. : il.
Orientador: Eduardo Tavares Costa
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação
Resumo: Os equipamentos de imagem por ultra-som associam diferentes técnicas e provêm informações não só das estruturas anatômicas como também do estado funcional dos diversos sistemas, em tempo real, com excelente qualidade de imagem. Isto se deve ao desenvolvimento de transdutores cada vez mais...
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Resumo: Os equipamentos de imagem por ultra-som associam diferentes técnicas e provêm informações não só das estruturas anatômicas como também do estado funcional dos diversos sistemas, em tempo real, com excelente qualidade de imagem. Isto se deve ao desenvolvimento de transdutores cada vez mais aprimorados e, ainda, da utilização de eletrônica digital, analógica e mista com microprocessadores, processadores digitais de sinais (DSPs - digital signal processors) e lógica programável (FPGAs - field programmable gate arrays) cada vez mais rápidos e potentes, aliados à utilização de novas técnicas de processamento digital de sinais e de imagens. O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de circuitos de acionamento de elementos cerâmicos de transdutores matriciais. Estes circuitos são responsáveis pela geração e recepção de ondas ultra-sônicas e foram desenvolvidos utilizando técnicas de projetos específicos de placas de circuito impresso de alta freqüência e multicamadas. Foram utilizados componentes SMD (surface-mounted devices) para redução do tamanho do hardware. O sistema é formado por um circuito de controle, uma placa de interligação, uma fonte de alimentação com 10 níveis de tensão, e duas placas de circuito impresso (PCI) contendo os circuitos de transmissão e de recepção (4 canais) para transdutores de ultra-som matriciais. No circuito de controle foi utilizada a linguagem de descrição de hardware VHDL. Este circuito de controle é capaz de executar a variação de largura de pulso, taxa de repetição e defasagem de acionamento dos elementos do transdutor matricial para focalização e deflexão do feixe acústico. Os circuitos de transmissão geram pulsos de até +65V e são disparados pelos pulsos digitais do circuito de controle (mínimo de 20ns de largura). Os circuitos de proteção são eficientes atenuando os pulsos de alta tensão na entrada do circuito de recepção e permitindo a passagem dos ecos. Os circuitos de recepção são formados por circuitos integrados de tecnologia mista (analógico e digital) com faixa de passagem de 100 MHz, baixo ruído e ganho máximo de 70dB. Este ganho pode ser configurado através dos três estágios de amplificação independentes do componente utilizado (LNA, VCA e PGA). O sistema foi testado em laboratório e apresentou desempenho adequado, mostrando-se versátil, permitindo seu uso com transdutores matriciais e mostrando-se interessante ferramenta para laboratórios de ensino e pesquisa em ultra-som.
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Abstract: Ultrasound image equipments associate different techniques to provide not only anatomical but also functional information of body parts and organs in real time and with excellent image quality. This is due to great advances in transducer technology and also to digital and analog...
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Abstract: Ultrasound image equipments associate different techniques to provide not only anatomical but also functional information of body parts and organs in real time and with excellent image quality. This is due to great advances in transducer technology and also to digital and analog electronics with the use of microcomputers, digital signal processors (DSPs) and field programmable gate arrays (FPGAs) even faster and powerful, allied to new digital signal and image processing techniques. The objective of the present work was the development and construction of circuits to actuate on piezoelectric ceramic transducer arrays. The circuits are able to generate and receive ultrasound waves and were developed with techniques for high frequency multilayer printed circuit boards. In order to reduce hardware size it was used surface mounted devices (SMD). The system consists of a control circuit, a interconnection board, power supply (10 different voltage), two four channel printed circuit boards with the transmission and reception circuits to be used with transducer arrays. It was used VHDL for hardware description language and the control circuit defines pulse width, repetition rate and temporal phasing for activation of each element of the transducer array enabling focusing and ultrasound beam in different directions. The transmission circuits generate pulses up to +65V that are triggered by the control circuit (20 ns minimum pulse width). The protection circuit is very efficient avoiding high tension electrical surges. The reception circuits have mixed technologies (analog and digital integrated circuits) with 100 MHz bandwidth , low noise and up to 70 dB gain. This gain can be programmed through 3 independent amplification stages (LNA, VCA and PGA). The system has been tested in laboratory and presented adequate performance, being versatile and allowing its use with array transducers becoming an interesting tool for education and research purposes.
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Acionamento de elemento ceramicos de tansdutores de ultra-som : circuitos de controle, de transmissão e de recpção
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