Разработка блок-диаграммы виртуального прибора

Блок-диаграмма виртуального прибора

На данном рисунке приведена блок-диаграмма разрабатываемого УЗИ-сканера. Рассмотрим её составные части.

1. Создание массивов Array и Array2, которые используются в подприборах задержки УЗИ-импульса. Размер массивов задаётся равным 200, чтобы предотвратить переполнение. Массивы заполняются нулями. Использованы функции Initialize Array.

2. Задаётся коэффициент усиления принятого УЗИ-сигнала, используемый при запуске виртуального прибора. Задание осуществляется через локальную переменную, связанную с элементом «Усиление» на лицевой панели. Если не выполнить инициализации усиления, то при запуске прибора будет установлено значение 0, и принятый сигнал не будет отображаться.

3.Создаётся модель поверхности исследуемого органа, которая в данном случае имеет вид y = -1,4x – 1, где x ­ смещение датчика относительно исходного положения. Линейное соотношение используется для простоты реализации. Фактически рассчитывается расстояние от датчика до поверхности органа в зависимости от положения датчика. Результат записывается в массив «Расстояние (см)» и выводится на элемент Waveform Chart на лицевой панели.

4. Основная работа модели осуществляется в цикле While. Время каждой итерации задано равным 50 мс, для задания времени итерации используется функция Wait Until Next ms Multiple. На каждой итерации вычисляется время, прошедшее с начала работы модели (номер итерации умножается на время одной итерации). Полученный результат используется для работы подприбора Пьезоизлучатель.vi, который моделирует генерацию УЗ-импульсов.

Работа модели кратко может быть описана следующим образом. Импульс, сгенерированный подприбором Пьезоизлучатель.vi, задерживается на определённое число итераций первым подприбором Задержка.vi, тем самым имитируется прямой ход луча (от излучателя к органу). Количество итераций задержки определяется выражением N = (s / v) / dt, где s ­ расстояние от излучателя до органа в данный момент времени, v ­ скорость ультразвука в мягких тканях, dt ­ время итерации.

После задержки сигнал поступает на первый подприбор Поглощение.vi, который моделирует поглощение энергии УЗ-луча во время его прямого хода. Величина поглощения зависит от глубины залегания органа.

Далее сигнал поступает на подприбор Отражение.vi, который моделирует потерю энергии УЗ-луча при отражении от поверхности органа.

После отражения сигнал поступает на второй подприбор Поглощение.vi, который моделирует поглощение энергии УЗ-луча при его обратном ходе (от органа к приёмнику). Далее сигнал поступает на второй подприбор Задержка.vi, который моделирует время обратного хода луча.

Полученный сигнал усиливается в заданное число раз (по умолчанию 100) и выводится на дисплей, который реализован с использованием элемента Waveform Chart.

Расстояние до органа в каждый момент времени берётся из массива «Расстояние (см)», обращение к которому осуществляется через локальную переменную.

Выход из цикла осуществляется по нажатию кнопки «Стоп» на лицевой панели прибора.

5. На рисунке представлена блок-диаграмма подприбора Пьезоизлучатель.vi. Для каждого момента времени рассчитывается уровень звукового давления, создаваемого излучателем. Описание реальных пьезоэлементов затруднено, поэтому используется функция sin(50t-3)/(50t-3), которая повторяется с периодом в 150 итераций. Параметры функции подобраны экспериментально для достижения правдоподобного вида импульса.

6. На рисунке представлена блок-диаграмма подприбора Задержка.vi. Подприбор представляет собой, по сути, реализацию очереди из N элементов, где N определяется из выражения N = (s / v) / dt, где s ­ расстояние от излучателя до органа в данный момент времени, v ­ скорость ультразвука в мягких тканях, dt ­ время итерации. Скорость звука взята меньше реальной для обеспечения наглядности работы всего прибора, так как частота исходных УЗ-импульсов также меньше реально используемой (ограничена быстродействием ПК). Подприбор использует для хранения элементов ранее созданный массив, который передаётся по ссылке.

7. На рисунке представлена блок-диаграмма подприбора Поглощение.vi. Прибор реализует формулу для логарифмического коэффициента затухания и использует реальное значение этого коэффицента, усреднённое для разных видов биологических тканей.

8.На рисунке представлена блок-диаграмма подприбора Отражение.vi, который моделирует потерю части энергии УЗ-луча при отражении от поверхности органа. Z1 и Z2 ­ акустические сопротивления сред, в которых распространяется УЗ-луч, относительно воды. Z1 = 1,11 ­ для мягких тканей, Z1 = 1,13 ­ для почки[19,25].

Дата добавления: 2015-07-14