超声成像系统及信号降噪方法与流程

1.本技术涉及超声成像技术领域，尤其涉及一种超声成像系统及信号降噪方法。


背景技术：

2.现有的超声成像系统通常采用驱动电路板通过fpc(flexible printed circuit，柔性电路板)向超声波传感器提供驱动信号，驱动电路板和fpc上均设置有驱动信号走线，驱动信号走线通常很长，最短的驱动信号走线也大于12cm(厘米)，且相邻的驱动信号走线的线间距只有60μm(微米)，这种走线的长度和线间距极易产生寄生电容，寄生电容的存在会引入噪声，进而会增加输入到超声波传感器中的噪声，导致超声波传感器采集到的数据噪声变大，影响超声成像质量。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种超声成像系统及信号降噪方法，以解决相关技术存在的问题，技术方案如下：
4.第一方面，本技术实施例提供了超声成像系统，包括：驱动电路板、柔性电路板和超声波传感器；
5.驱动电路板用于通过柔性电路板向超声波传感器提供驱动信号；
6.柔性电路板上设置有降噪电路，降噪电路用于滤除驱动信号中的噪声。
7.第二方面，本技术实施例提供了一种信号降噪方法，应用于本技术实施例提供的超声成像系统，该信号降噪方法包括：
8.通过柔性电路板上的降噪电路，对驱动电路板输出的驱动信号进行降噪。
9.上述技术方案中的优点或有益效果至少包括：
10.本技术实施例提供的超声成像系统，可通过降噪电路滤除驱动信号中的噪声，有效地减少输入超声波传感器的噪声，进而可减少超声波传感器采集到的数据的噪声，有效提高超声成像质量。
11.上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本技术进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
12.在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本技术公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本技术范围的限制。
13.图1为相关技术中一种超声波传感器的剖面结构以及发射超声波的原理的示意图；
14.图2为相关技术中一种超声波传感器的剖面结构以及接收回波信号的原理的示意
图；
15.图3为相关技术中另一种超声波传感器的剖面结构以及工作原理的示意图；
16.图4为相关技术中超声成像系统中的走线长度的示意图；
17.图5为本技术实施例提供的一种超声成像系统的结构框架示意图；
18.图6为本技术实施例提供的另一种超声成像系统的结构框架示意图；
19.图7为本技术实施例中的一种驱动电路的电路原理示意图；
20.图8为电源信号线与像素电路阵列的连接关系示意图；
21.图9为控制信号线与像素电路阵列的连接关系示意图；
22.图10为超声成像系统的实物的走线示意图；
23.图11为去耦电容和驱动信号线形成的低通滤波器的示意图；
24.图12为超声波传感器中的传感器单元的电路原理示意图；
25.图13为本技术实施例中各驱动信号的时序示意图；
26.图14为本技术实施例提供的又一种超声成像系统的结构框架示意图；
27.图15为大尺寸的超声波传感器的应用场景的示意图；
28.图16为直流驱动信号的降噪仿真测试中未设置去耦电容的超声成像系统的部分等效电路的示意图；
29.图17为图16中测试点电压随时间变化的曲线示意图；
30.图18为直流驱动信号的降噪仿真测试中设置有去耦电容的超声成像系统的部分等效电路的示意图；
31.图19为图18中测试点电压随时间变化的曲线示意图；
32.图20为交流驱动信号的降噪仿真测试中未设置去耦电容的超声成像系统的部分等效电路的示意图；
33.图21为图20中测试点电压随时间变化的曲线示意图；
34.图22为交流驱动信号的降噪仿真测试中设置有去耦电容的超声成像系统的部分等效电路的示意图；
35.图23为图22中测试点电压随时间变化的曲线示意图。
具体实施方式
36.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
37.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
38.首先对本技术实施例涉及的相关技术的原理介绍如下：
39.超声波成像系统的原理是利用超声波声束扫描目标物，通过接收和处理目标物反射超声波产生的回波信号获得目标物的图像。其中，发射超声波和接收回波信号均可由超
声波传感器来完成。
40.超声波传感器的一种结构和工作原理如图1和图2所示，超声波传感器包括第一电极(或称上电极、上端电极)、第二电极(或称下电极、下端电极)以及位于第一电极和第二电极之间的压电层。压电层中的压电材料可以是pvdf(polyvinylidene fluoride，聚偏氟乙烯)膜式压电材料，也可以是aln(氮化铝)、pzt(锆钛酸铅压电陶瓷)、zno(氧化锌)等其他无机或有机的压电材料。
41.参照图1，第一电极和第二电极可接入ac(交流电流)电压，例如，第一电极的一端接入ac方波，另一端可接地(图1中未示出接地端)，第二电极的一端接入ac方波，另一端可接地(图1中未示出接地端)。当第一电极和第二电极均接入ac电压时，第一电极和第二电极之间的压电材料层会发生形变，或者压电材料层会带动上下膜层的基底(图1中未直接示出)一起振动，进而可产生超声波，并传递出去，如果超声波传感器的下方存在空气腔的话，可以使产生超声波得到加强，更好地传递出去。
42.参照图2，当发出的超声波被目标物反射到压电层时，会被压电层转化为ac电压，第二电极作为接收端接收ac电压，第一电极接地(图2中未示出接地端)。
43.超声波传感器的另一种结构和工作原理如图3所示，超声波传感器包括：玻璃基底、tft(thin film transistor，薄膜晶体管)层、接收电极rx、pvdf薄膜、ag(银)层(作为发射电极)和pzt声源，pzt声源可发射超声波信号，该信号的能量较大，该信号被目标物反射到接收电极rx。
44.超声波成像系统可应用于医学领域实现医学超声成像，例如，利用超声波传感器的超声波聚焦束扫描人体组织进而基于回波信号得到聚焦图像，由于聚焦束较窄，因此每一次扫描得到的聚焦图像为线条状，可将多次扫描得到的聚焦图像拼接成一幅二维图像，然后将探头沿与二维图像垂直的方向移动，扫描形成三维图像。
45.本技术的发明人在研究中发现，驱动电路板为设置有驱动电路的pcb(printed circuit board，印刷电路板)，驱动电路板可提供多种驱动信号，例如电源信号vdd、偏置信号vbias、复位信号vrst、控制信号vclose和栅极驱动信号gate，可通过驱动电路板上的走线(下称pcb走线)和柔性电路板上的走线(下称fpc走线)传输至超声波传感器，各驱动信号的走线长度如图4所示。参照图4，对于偏置信号vbias、复位信号vrst、控制信号vclose，其pcb走线的长度为5cm，fpc走线长度为7cm，总长度为12cm；对于电源信号vdd，pcb走线长度为10cm，fpc走线为7cm，总长度为17cm；对于栅极驱动信号gate，pcb走线长度为3cm，fpc走线为20cm，总长度为23cm。
46.由图4的数据可知，每一路驱动信号从输出端到超声波传感器的走线长度都较长，最短的走线长度都达到12cm。在目前的超声波模拟应用场景中，需要在水下5cm以下测试，而驱动电路需要在水面上，因此驱动信号的走线长度无法缩短，否则无法满足测试要求。此外，相关技术中，柔性电路板中相邻走线的线间距只有60μm，在长走线和短间距下，走线极易发生耦合进入噪声，包括传导噪声和辐射噪声，会影响驱动信号质量，进而增加超声波传感器中像素电路采集信号的噪声。
47.下面以具体实施例对本技术的技术方案以及本技术的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
48.本技术实施例提供了一种超声成像系统，如图5所示，该系统包括：驱动电路板
510、柔性电路板520和超声波传感器530。驱动电路板510用于通过柔性电路板520向超声波传感器530提供驱动信号，柔性电路板520上设置有降噪电路521，降噪电路521用于滤除驱动信号中的噪声。
49.本技术实施例提供的超声成像系统，可通过降噪电路滤除驱动信号中的噪声，有效地减少输入超声波传感器的噪声，进而可减少超声波传感器采集到的数据的噪声，有效提高超声成像质量。
50.可选的，驱动电路板510上设置有多个驱动电路，柔性电路板520上设置有多条驱动信号线；驱动信号线的第一端与对应的驱动电路电连接，第二端与超声波传感器530电连接；至少一条驱动信号线的第三端与对应的降噪电路521电连接，驱动信号线的第二端和第三端之间的距离在预设的距离范围内。
51.距离范围可根据实际需求或经验值设置，例如可以是5cm(厘米)～10cm，从而可使降噪电路位于驱动信号线的末端(即第二端)附近，以降低驱动信号线过长和相邻驱动信号线间距过小引起的噪声，同时工艺难度较小；超声波传感器的基板上设置有绑定区，驱动信号线的第二端可与绑定区电连接，进而通过绑定区可与超声波传感中的像素电路电连接。
52.可选的，驱动电路板510上的多个驱动电路可以包括：直流驱动电路和交流驱动电路，直流驱动电路可输出直流驱动信号，交流驱动电路可以输出交流驱动信号(或称时序型驱动信号)。柔性电路板520上的多条驱动信号线可以包括：直流驱动信号线和交流驱动信号线。直流驱动信号线的第一端可与直流驱动电路电连接，第二端可与超声波传感器530电连接，第三端可与第一降噪电路电连接；交流驱动信号线的第一端可与交流驱动电路电连接，第二端可与超声波传感器530电连接，第三端可与第二降噪电路电连接。
53.直流驱动电路可以包括：直流供电电路和mosfet(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)驱动电路，交流驱动电路可以包括mosfet驱动电路和栅极驱动电路，其中，mosfet驱动电路既可以作为直流驱动电路，也可以作为交流驱动电路。
54.图6示出了超声成像系统的一种具其体结构，参照图6的示例，直流供电电路可以包括电连接的直流电源和稳压电路，其中，直流电源可以是dc(direct current，直流电流)/dc电源模块(图6未示出)，稳压电路可以是如图6所示的ldo(low dropout regulator，低压差线性稳压器)，直流电源和稳压电路可提供直流的电源信号vdd，mosfet驱动电路可提供直流的偏置信号vbias，并提供交流的复位信号vrst和控制信号vclose，栅极驱动电路(可称为gate驱动电路)可提供栅极驱动信号gate。mosfet驱动电路的数量可以是三个，三个mosfet驱动电路可分别提供偏置信号vbias、复位信号vrst和vclose信号。
55.参照图6的示例，柔性电路板520上的多条驱动信号线包括与五种驱动信号对应的驱动信号线，电源信号vdd对应的驱动信号线下称电源信号线，偏置信号vbias对应的驱动信号线下称偏置信号线，复位信号vrst对应的驱动信号线下称复位信号线，控制信号vclose对应的驱动信号线下称控制信号线，栅极驱动信号gate对应的驱动信号线下称栅极驱动信号线，本技术实施例中的直流驱动信号线可以包括上述电源信号线和偏置信号线，交流驱动信号线可以包括上述复位信号线、控制信号线和栅极驱动信号线。
56.参照图6的示例，电源信号线和偏置信号线均可与对应的第一降噪电路5211电连接，从而可通过第一降噪电路5211滤除每条直流驱动信号线上的噪声。在其它示例中，电源
信号线或偏置信号线与第一降噪电路5211电连接，从而可通过第一降噪电路5211滤除任意一条直流驱动信号线上的噪声。
57.参照图6的示例，控制信号线和栅极驱动信号线均可与对应的第二降噪电路5212电连接，从而可通过第二降噪电路5212滤除每条交流驱动信号线上的噪声。在其它示例中，控制信号线和栅极驱动信号线与第二降噪电路5212电连接，从而可通过第二降噪电路5212滤除控制信号线和栅极驱动信号线中任意一条交流驱动信号线上的噪声。
58.复位信号线上可不连接降噪电路，以避免延时较大，影响采集信号的时序要求。
59.图7示出了的mosfet驱动电路的一种电路原理，参照图7，mosfet驱动电路可以包括高速mosfet驱动器、场效应管电路(例如型号为tc6320的场效应管电路)、二极管电路和电阻。其中，场效应管驱动器的型号可以是md1213，场效应管电路的型号可以是tc6320，电阻的阻值可以是1m(兆欧姆)。通过对输入时序信号的控制，mosfet驱动电路可产生高频脉冲信号作为交流驱动信号，驱动负载的能力强。图7中的vpp为正电压，vnn为负电压。
60.本技术实施例中的超声波传感器530可以包括阵列分布的多个像素电路，驱动电路板提供的电源信号vdd、偏置信号vbias、复位信号vrst和控制信号vclose信号均可以是全局信号，输入到超声波传感器530内部时，可同时驱动各个像素电路，相应地，驱动信号线可同时连接各个像素电路的驱动信号的输入端口，以满足驱动信号的全局输入的需求。图8示出了电源信号线与各像素电路连接的示例，图9示出了控制信号线与各像素电路连接的示例。
61.可选的，如图6所示，栅极驱动电路可与多条栅极驱动信号线电连接，每条栅极驱动信号线均可与对应的一个第二降噪电路5212电连接。栅极驱动信号线的数量可与超声波传感器530中像素电路的行数相同，图6以200条栅极驱动信号线作为示例，在实际应用中，栅极驱动信号线还可以是其它数量，在每条栅极驱动信号线均连接一个第二降噪电路5212的情况下，可通过各第二降噪电路5212分别滤除各个栅极驱动信号线上的噪声，进而可滤除所连接的各行像素电路的噪声。
62.参照图6的示例，本技术实施例中的柔性电路板520数量可以是两个，例如图6中的driver_fpc和gate_fpc，以便于走线，电源信号线、偏置信号线、复位信号线和控制信号线可位于driver_fpc，栅极驱动信号线可位于gate_fpc，实物的走线如图10所示。在其它示例中，基于走线的需要，柔性电路板520数量还可以是三个以上。
63.可选的，第一降噪电路5211和第二降噪电路5212均可包括至少一个去耦电容，去耦电容的一端与对应的驱动信号线电连接，另一端接地。去耦电容和所连接的驱动信号线的走线电阻可形成如图11所示的低通滤波器，图11中的c表示去耦电容，r表示去耦电容所连接的驱动信号线的走线电阻，由去耦电容c和驱动信号线的走线电阻r形成的低通滤波器可滤除截止频率以上的频段的噪声。
64.可选的，如图6所示，第一降噪电路5211可以包括并联的第一去耦电容c1和第二去耦电容c2，第二降噪电路5212可以包括第三去耦电容c3。
65.第一降噪电路5211中，第一去耦电容c1的电容值可以是根据第一滤波频率和交流驱动电阻确定出的，第二去耦电容c2的电容值是根据第二滤波频率和直流驱动电阻确定出的。其中，第一滤波频率为第一去耦电容c1和直流驱动电路所形成的低通滤波电路的截止频率，第一滤波频率可以是基于待滤除的第一频率范围确定出的，第二滤波频率可以是基
于待滤除的第二频率范围确定出的。直流驱动电阻可以是驱动电路的输出阻抗和对应的驱动信号线的电阻之和，例如，对于电源信号vdd所处的驱动通道，直流驱动电路可以是稳压电路的输出阻抗和电源信号线的电阻之和。
66.在一个示例中，第一去耦电容c1的电容值(或第二去耦电容c2的电容值)可通过如下方式计算：
67.f＝1/(2πrc)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
表达式(1)
68.在表达式(1)中，f表示第一滤波频率(或第二滤波频率)，r表示第一去耦电容所连接的直流驱动电阻，c表示第一去耦电容c1的电容值(或第二去耦电容c2的电容值)。其中，f可以基于待滤除的第一频率范围(或第二频率范围)确定出，第一频率范围可人为确定；r可以通过仿真软件在pcb中提取出电阻数值或测试得出，仿真软件可以是cadence(楷登电子，一个软件公司)软件。在f和r均已知的情况下，可计算得出电容值c。第一去耦电容c1(第二去耦电容)的电容值可以小于或等于计算出的电容值。
69.在一个示例中，第一去耦电容c1的电容值可以大于第二去耦电容c2的电容值，例如第一去耦电容的电容值可以是10μf(微法)，可用于滤除低频噪声，第二去耦电容c2的电容值可以是0.10μf，可用于滤除高频噪声。其中，低频噪声为第一频率范围的噪声，高频噪声为第二频率范围的噪声，第一频率范围可以包含第二频率范围，第一频率范围的最低频率可低于第二频率范围的最低频率，第一去耦电容c1也可以滤除高频噪声，但在滤除高频噪声时容易产生寄生电感，降低高频噪声的滤除效果，第二去耦电容c2的设置可弥补第一去耦电容c1滤除高频噪声的不足。
70.第二降噪电路5212中，第三去耦电容c3的电容值可以根据第三滤波频率和交流驱动电阻确定出的。其中，第三滤波频率为第三去耦电容c3和交流驱动信号线所形成的低通滤波电路的截止频率，第三滤波频率可以是基于交流驱动信号的上升时间确定出的，例如，栅极驱动信号对应的第三滤波频率可基于栅极驱动信号的上升时间确定出，交流驱动电阻可以是交流驱动电路的输出阻抗和交流驱动信号线的电阻之和，例如，对于栅极驱动信号所处的驱动通道，交流驱动电阻可以是栅极驱动电路的输出阻抗和栅极驱动信号线的电阻之和。
71.在一种可选的实施方式中，第三去耦电容c1的电容值可通过如下方式计算：
72.f＝0.35/rt＝1/(2πrc)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
表达式(2)
73.在表达式(2)中，f表示第三滤波频率，rt表示交流驱动信号的上升时间(上升时间也可以表示为tr)，r表示第三去耦电容c3所连接的交流驱动电阻，c表示第三去耦电容c3的电容值。其中，rt可以从技术规格中查询出，r可以通过仿真软件(例如cadence软件)在pcb中提取出电阻数值或测试得出，在rt和r均已知的情况下，可计算得出电容值c。
74.下面以控制信号vclose对应的第一去耦电容c1的电容值计算为例为例，介绍上述表达式(2)的具体应用。在一个示例中，若在技术规格中查询出控制信号vclose的上升时间rt为1μs(微秒)，通过仿真仿真软件提取出的控制信号vclose对应的mosfet驱动电路的输出阻抗为100ω(欧姆)、控制信号线的走线电阻为0.14ω，则控制信号vclose对应的交流驱动电阻为100.14ω，将1μs和100.14ω代入上述表达式(2)中，可得：
75.f＝0.35/(1
×
10e6)＝35khz(千赫兹)
76.c＝(1
×
10e6)/(0.7
×
π
×
100.14)≈1.6nf(纳法)
77.则此时控制信号vclose对应的第一去耦电容c1的电容值可以小于或等于1.6nf，例如可以是1nf。
78.表1示出了不同驱动信号对应的去耦电容的电容值的一种示例。
[0079][0080]
参照表1表达式(1)，直流驱动信号vdd和vbias无tr/tf(上升时间/下降时间)要求，可根据直流驱动电路的输出阻抗(表1中未示出)和直流信号线的走线电阻，基于上述表达式(1)计算第一去耦电容的电容值。交流驱动信号vrst、vclose和gate1～200(表示输入超声波传感器中第1至200行的栅极驱动信号gate)有tr/tf要求，可根据tr/tf要求(tr和tf的值相同，只考虑tr即可)、交流驱动电路的输出阻抗(表1中未示出)和交流信号线的走线电阻，基于上述表达式(2)计算第二去耦电容的电容值，其中，控制信号线未连接去耦电容，因此不涉及电容值的计算。
[0081]
本技术实施例中的超声波传感器530可以包括阵列分布的多个传感器单元，每个传感器单元包括如图12所示的发射接收组件531和像素电路532。发射接收组件531的结构可参照图3的示例；像素电路532包括第一晶体管t1、第二晶体管t2、第三晶体管t3、第四晶体管t4和电容c4。
[0082]
在如图12所示的像素电路532中，第一晶体管t1的控制端、第一端、第二端分别与复位信号端、偏置信号端、第一节点p1电连接，第二晶体管t2的控制端、第一端、第二端分别与控制信号端、第一节点p1、第二节点p2电连接，第三晶体管t3的控制端、第一端、第二端分别与第二节点p2、电源信号端、第三节点p3电连接，第四晶体管t4的控制端、第一端、第二端分别与gate信号端、第三节点p3、输出端out电连接，电容c4的一端与第二节点p2电连接，另一接地。其中，复位信号端可用于接入mosfet驱动电路提供的复位信号vrst，偏置信号端可用于接入mosfet驱动电路提供的偏置信号vbias，控制信号端可用于接入mosfet驱动电路提供的控制信号vclose，电源信号端可用于接入稳压电路提供的电源信号vdd，gate信号端可用于接入栅极驱动电路提供的栅极驱动信号gate，电容c4可以是电路的寄生电容也可以是单独的电容器。
[0083]
图13示出了各驱动信号的一种时序示意图，参照图13，电源信号vdd和偏置信号vbias均保持高电平，复位信号vrst和控制信号vclose均为高电平时，第一晶体管t1导通，偏置信号vbias可输入第一节点p1，将第一节点p1的电位拉高。复位信号vrst可在回波信号rx的峰值位置由高电平变为低电平，第一晶体管t1由导通变为关断，偏置信号vbias不再由第一晶体管t1输入第一节点p1，此时控制信号vclose仍为高电平，第二晶体管t2仍为导通状态，可将发射接收组件531采集回波信号并转换得到的感应电压输入到第二节点p2，对电容c4充电，使电容c4存储回波信号的感应电压。控制信号vclose由高电平变为低电平后可锁存住电容c4的电压，各行栅极驱动信号gate可依次在高电平下控制所连接的一行像素电路532中的第四晶体管t4导通，顺序读取回波信号。图13中的gate1、gate2和gate200分别表示第1行、第2行和第200行的像素电路所接入的栅极驱动信号。
[0084]
本技术实施例中的超声波传感器530可以是小尺寸也可以是大尺寸，对应的驱动电路板510和柔性电路板520的数量可以是一组，也可以是多组，小尺寸和大尺寸对应的具体尺寸范围可根据实际情况确定。对于小尺寸的超声波传感器530，通过如图6所示的一组驱动电路板510和柔性电路板520，可向超声波传感器530中所有的像素电路提供驱动信号；对于大尺寸的超声波传感器530，像素电路的数量通常较多，可达到百万或千万的数量级，一组驱动电路板510和柔性电路板520驱动负载的能力有限，可能无法对大尺寸的超声波传感器530进行驱动，此时可设置如图14所示的多组驱动电路板510和柔性电路板520，进行分区驱动，即每组驱动电路板510和柔性电路板520可对超声波传感器530中一个分区的像素电路进行驱动。
[0085]
对于大尺寸的超声波传感器530，由于采用了多组驱动电路板510和柔性电路板520进行分区驱动，可缩短驱动信号线的走线长度，但由于走线急剧增加，通过驱动信号线引入的噪声依然很大，引入的噪声包括驱动电路的电源纹波、柔性电路板之间的串扰、柔性电路板上各驱动信号线之间的串扰以及空间emc(electromagnetic compatibility，电磁兼容性)电磁干扰等；此外，由于超声波传感器存在工艺不均一的问题，不同的分区在电阻和电容的负载有可能不同，而所使用的驱动电路的规格是同一种规格，会造成某些分区的阻抗不匹配的问题，从而会造成驱动信号的波形中存在过冲和振铃的现象，相当于引入大量噪声。在这种情况下，设置于柔性电路板上的降噪电路依然可以有效地滤除驱动信号线的噪声，通过调节降噪电路中去耦电容的电容值，可以灵活地匹配不同分区的负载，提高信号质量。
[0086]
图15示出了一种大尺寸一体化柔性超声波传感器的应用场景，参照图15，该种超声波传感器可应用于医学领域，具体的，可将该种超声波传感器整体覆盖在人体组织表面，例如肚子、胳膊、大腿等大面积人体组织的表面，可实现高精度、大面积、多维的实时成像。
[0087]
本技术实施例提供的超声波成像系统还可以应用于指纹识别、空间探测等领域。
[0088]
基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种信号降噪方法，可应用于本技术实施例提供的任意一种超声成像系统。该信号降噪方法包括：通过柔性电路板上的降噪电路，对驱动电路板输出的驱动信号进行降噪。
[0089]
本技术实施例提供的信号降噪方法通过对驱动信号进行降噪，可提高像素电路采集回波信号的质量，从而可提高超声成像的质量。
[0090]
可选的，通过柔性电路板上的降噪电路，对驱动电路板输出的驱动信号进行降噪，可以包括：通过柔性电路板上的第一降噪电路，滤除驱动电路板上直流驱动电路输出的直流驱动信号的第一频率范围的噪声；通过柔性电路板上的第二降噪电路，滤除驱动电路板上交流驱动电路输出的交流驱动信号的第二频率范围的噪声。
[0091]
第一频率范围可以是包含第二频率范围，第一频率范围可人为进行设置，第二频率范围可根据相应的交流驱动信号的上升时间，基于上述表达式(2)确定。
[0092]
在降噪电路包括去耦电容的情况下，去耦电容和去耦电容所连接的驱动信号线的走线电阻可形成如图11所示的低通滤波器，通过低通滤波器可对所连接的驱动信号线上的驱动信号进行降噪，滤除驱动信号中的噪声。
[0093]
在第一降噪电路包括电容值大小不同的第一去耦电容和第二去耦电容时，可基于第一去耦电容和第二去耦电容中电容值较大的一个去耦电容，滤除直流驱动信号中的低频
噪声，可基于第一去耦电容和第二去耦电容中电容值较小的一个去耦电容，滤除直流驱动信号中的高频噪声。在第二降噪电路包括第三去耦电容时，可基于该第三去耦电容滤除交流驱动信号中的高频噪声。
[0094]
在柔性电路板上设置有多条驱动信号线，例如电源信号线、偏置信号线、控制信号线和栅极驱动信号线时，对于每条驱动信号线，可基于该驱动信号线所连接的去耦电容滤除该驱动信号线上的噪声，具体滤除原理可参照前面的介绍，此处不再赘述。
[0095]
本技术实施例提供的信号降噪方法，既可适用于如图6所示的设置单组驱动电路板和柔性电路板的超声成像系统，也可适用于如图14所示的设置多组驱动电路板和柔性电路板的超声成像系统。
[0096]
本技术实施例提供的信号降噪方法可应用于医学领域，通过对驱动信号进行降噪，可提高像素电路采集回波信号的质量，从而可提高超声成像的质量，高质量的超声图像有助于更准确的判断对病人的病情。本技术实施例提供的信号降噪方法还可以应用于指纹识别、空间探测等领域。
[0097]
为了测试本技术实施例提供的超声成像系统和信号降噪方法在提高超声成像质量方面的效果，本技术的发明人针对直流驱动信号的降噪和交流驱动信号的降噪分别做了仿真测试。
[0098]
图16示出了直流驱动信号的降噪仿真测试中未设置去耦电容的超声成像系统的部分等效电路，在图16中，v1为直流电源，幅值为10v(伏)，输出阻抗r3为100ω，ac1为模拟噪声源，频率为1khz，幅值为100mv(毫伏)，r1为直流驱动信号线的走线电阻，电阻值为0.13ω，out为驱动信号线末端，作为仿真测试的测试点。
[0099]
图17示出了图16中测试点out的电压v(out)随时间变化的曲线，由图17可以看出，在直流电源输出的10v直流电压的基础上，存在约100mv幅值的交流信号，说明此时直流驱动信号中的噪声为100mv。
[0100]
图18示出了直流驱动信号的降噪仿真测试中设置有去耦电容的超声成像系统的部分等效电路，在图18中，v1为直流电源，幅值为10v，输出阻抗r3为100ω，ac1为模拟噪声源，频率为1khz，幅值为100mv，r1为直流驱动信号线的走线电阻，电阻值为0.13ω，c1为第一去耦电容，电容值为10μf，c2为第二去耦电容，电容值为0.1μf，out为驱动信号线末端，作为仿真测试的测试点。
[0101]
图19示出了图18中测试点out的电压v(out)随时间变化的曲线，由图18可以看出，在直流电源输出的10v直流电压的基础上，存在约16mv幅值的交流信号，说明此时直流驱动信号中的噪声为16mv，相较于无去耦电容的情况，大幅度减少了直流驱动信号中的噪声。
[0102]
图20示出了交流驱动信号的降噪仿真测试中未设置去耦电容的超声成像系统的部分等效电路，在图20中，v1为交流电源，可输出脉冲信号，幅值为10v，输出阻抗r3为100ω，ac1为模拟噪声源，频率为1khz，幅值为100mv，r1为交流驱动信号线的走线电阻，电阻值为0.34ω，out为驱动信号线末端，作为仿真测试的测试点。
[0103]
图21示出了图20中测试点out的电压v(out)随时间变化的曲线，由图21可以看出，v(out)的上升时间约为0.2μs，满足小于1μs的技术规格要求，上升后稳定在14.88v左右，说明此时直流驱动信号中的噪声为100mv。
[0104]
图22示出了交流驱动信号的降噪仿真测试中设置有去耦电容的超声成像系统的
部分等效电路，在图22中，v1为交流电源，可输出脉冲信号，幅值为10v，输出阻抗r3为100ω，ac1为模拟噪声源，频率为1khz，幅值为100mv，r1为交流驱动信号线的走线电阻，电阻值为0.34ω，c2为去耦电容，电容值为1nf，out为驱动信号线末端，作为仿真测试的测试点。
[0105]
图23示出了图22中测试点out的电压v(out)随时间变化的曲线，由图22可以看出，v(out)的上升时间约为0.5μs，满足小于1μs的技术规格要求，上升后稳定在14.65v左右，相较于无去耦电容的情况，减少了交流驱动信号中的噪声。
[0106]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包括于本技术的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0107]
在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0108]
本说明书中使用的措辞“包括”是指在在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
[0109]
本说明书中的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0110]
在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0111]
应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一个元件时，它可以直接连接或耦接到其它元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。
[0112]
在本说明书中，“电连接”包括构成要素通过具有某种电作用的元件连接在一起的情况。“具有某种电作用的元件”只要可以进行连接的构成要素间的电信号的授受，就对其没有特别的限制。“具有某种电作用的元件”的例子不仅包括电极和布线，而且还包括晶体管等开关元件、电阻器、电感器、电容器、其它具有各种功能的元件等。
[0113]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。