高频超声探头直线扫描电机的自适应逆控制

常仙云，卜朝晖

(上海理工大学 医疗器械与食品学院，上海 200093)



高频超声探头直线扫描电机的自适应逆控制

常仙云，卜朝晖

(上海理工大学 医疗器械与食品学院，上海 200093)

提出了一种利用直线电机进行高频超声探头直线扫描的控制系统。传统的PID控制参数整定困难，自适应控制可以自动调整参数，但动态特性不理想，调节时间过长。采用自适应逆控制，并利用filtered-x LMS算法，可以使高频超声探头直线扫描系统的动态特性和抗干扰能力得到明显改善。仿真与实验结果均表明,扫描系统阶跃响应的上升时间约为0.1 s，调节时间约为0.12 s，且无超调, 该控制系统具有良好的动态特性，控制精度高且抗干扰能力强。

自适应逆控制；直线电机；filtered-x LMS算法

高频超声被广泛应用于对结构精细的浅表非透明组织的检查，比如皮肤，眼前节，浅部淋巴，腔内浅表组织等[1-2]。但是由于工艺和成本的限制，目前绝大部分应用于体表器官的高频超声设备均使用单晶片聚焦换能器[3-4],并通过机械方式实现扫描。超声成像通常有扇形和线性两种扫描方式。对皮肤和浅部淋巴而言，线性扫描远优于扇形扫描，而对于像眼前节这样的表面凸起的组织，最好的扫描方式是沿着眼球表面曲率运动的弧形扫描,但是弧形扫描结构复杂，使用不便，线性扫描不失为一个较好的折中方案[5]。机械扫描探头的核心部件是扫描电机，而直线电机既可以保证超声探头进行线性运动，也可以避免常规旋转式电机所要进行的旋转-直线运动转换,减少了探头的复杂性和噪音。……