Page 60 - 《应用声学）》2023年第5期

952 2023 年 9 月

0.58 ns。方波的实测相移和延时时间均小于正弦 表 2 正弦波的设置与实测相控延时数据对比
波，由此可知，方波的相位同步效果优于正弦波。 Table 2 Comparison of sine wave setup
and measured phase control delay data

通道 设置相对延时值/ns 实测相对延时值/ns 延时误差/ns
1(参考) 0 0 0
2 0.25 0.72 0.47
3 0.5 1.09 0.59
4 0.75 1.35 0.6
5 2 2.42 0.42
6 40 40.49 0.49
7 60 60.8 0.8
8 80 80.64 0.64
9 90 90.78 0.78
(a) வฉ (b) ൤ऺฉ
10 100 100.69 0.69
图 8 不同波形激励时实测输出波形图
Fig. 8 Measured output waveforms with different 4 结论与讨论
waveform excitation
本文基于 MCU 和 DDS 芯片设计并搭建可产
3.2 多通道间的延时误差测试
生多通道正弦波或方波输出的相控驱动系统，可实
设置工作频率为1.1 MHz，输出波形为方波，以
现相位和幅度控制、功率放大等功能，具体研究结
通道 1 为参考通道，任意选取 9 个通道相对参考通
果如下：
道设置不同的延时，实际测量延时值与设置延时值
(1) 该系统可输出多通道相位分辨率为0.1 ，延
◦
对比结果如表 1 所示。在同样的条件下正弦波的实
时误差小于 1 ns，输出信号电压峰峰值在 0∼37.5 V
际测量结果如表2所示。由表 1可知，方波的实测相
可调的正弦波或方波信号。
对延时与设置相对延时之间的最大误差为 0.16 ns。
(2) 基于 Visual Studio 2010 设计的上位机用
由表 2 可知，正弦波的实测相对延时与设置相对延
户界面可将相位延时数据导入/导出，控制驱动系
时之间的最大误差为 0.8 ns。由表 1 与表 2 对比可
统输出不同波形、频率、相位以及幅值的激励信号。
知，方波的延时误差小于正弦波，系统延时误差小于
(3) 多通道 DDS 共享同一个时钟源和主 PCB
1 ns。
板与从 PCB 板通过总线连接方式构建的多通道相
表 1 方波的设置与实测相控延时数据对比 位同步输出系统的通道数可拓展。
Table 1 Comparison of square wave setup 综上所述，本文设计的相控换能器相控驱动系
and measured phase control delay data 统相位分辨率高、延时误差小、通道数可拓展，可满
足低强度经颅聚焦超声治疗脑部疾病及神经调控
通道 设置相对延时值/ns 实测相对延时值/ns 延时误差/ns
的需求。但存在方波相位同步效果优于正弦波的问
1(参考) 0 0 0
题，与系统中采用相位差检测的方法有关，针对不
2 0.25 0.16 −0.09
同信号波形的相位差检测和校正的研究正在进行
3 0.5 0.51 0.01
之中。
4 0.75 0.83 0.08
5 2 2.12 0.12
6 40 40.08 0.08 参 考 文 献
7 60 60.16 0.16
8 80 80.02 0.02 [1] 李茜, 陈雪莹, 王冬. 低强度聚焦超声神经调控作用研究进
9 90 90.06 0.06 展 [J]. 中国医学影像技术, 2021, 37(7): 1078–1081.
Li Qian, Chen Xueying, Wang Dong. Research progresses
10 100 100.1 0.1
of neuromodulation of low-intensity focused ultrasound[J].