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Type: Artigo de periódico
Title: Beamformer de transmissão multicanal de forma de onda arbitrária para atividades de pesquisa experimental do ultrassom
Title Alternative: Multichannel arbitrary waveform beamformer transmitter for experimental research activities of ultrasound
Author: Assef, Amauri A.
Maia, Joaquim M.
Schneider, Fábio K.
Costa, Eduardo T.
Button, Vera L. da S. N.
Abstract: This paper presents the development of a digital beamformer transmitter system for generation of arbitrary ultrasound waveforms, specifically designed for research purposes. The proposed architecture has 8 independent excitation channels and uses an FPGA device (Field Programmable Gated Array) for electronic control channel generation of ultrasonic acoustic beam transmission. The system allows operation in pulse-echo mode, with pulse repetition rate of excitation between 62.5 Hz and 8 kHz, or single pulse, center frequency between 500 kHz and 20 MHz, excitation voltage between -100 and +100 V, and individual control of amplitude apodization, phase angle and time delay trigger. The mathematical method for determining the digital signals of excitation is presented and validated through practical results for waveform generation with Gaussian profile and center frequency of 20 MHz, in a load formed by a 220 pF capacitor in parallel with a resistor of 1 k Ω. The results show that the proposed flexible and fully programmable architecture, can support the development of new algorithms and sophisticated processing techniques of the transmission beamformer.
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema digital beamformer de transmissão para geração de formas de onda arbitrárias de ultrassom, projetado especificamente para fins de pesquisa. A arquitetura proposta possui 8 canais de excitação independentes e utiliza um dispositivo FPGA (Field Programmable Gated Array) para controle eletrônico dos canais de geração do feixe acústico ultrassônico de transmissão. O sistema permite operação no modo pulso-eco, com taxa de repetição dos pulsos de excitação entre 62,5 Hz e 8 kHz, ou pulso único, frequência central entre 500 kHz e 20 MHz, tensão de excitação entre -100 V e +100 V, e controle individual da amplitude de apodização, ângulo de fase e atraso temporal de disparo. O método matemático para determinação dos sinais digitais de excitação é apresentado e validado através dos resultados práticos para geração de forma de onda com perfil Gaussiano e frequência central de 20 MHz, em uma carga equivalente formada por um capacitor de 220 pF em paralelo com um resistor de 1 k Ω. Os resultados demonstram que a arquitetura flexível e totalmente programável proposta, pode apoiar o desenvolvimento de novos algoritmos e técnicas sofisticadas de processamento do beamformer de transmissão.
Subject: Ultrassom
beamformer de transmissão
forma de onda arbitrária
FPGA
Ultrasound
beamformer transmitter
arbitrary waveform
FPGA
Editor: Sociedade Brasileira de Automática
Rights: aberto
Identifier DOI: 10.1590/S0103-17592012000600002
Address: http://dx.doi.org/10.1590/S0103-17592012000600002
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592012000600002
Date Issue: 1-Dec-2012
Appears in Collections:Artigos e Materiais de Revistas Científicas - Unicamp

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