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现代回波超声成像系统采用不同的超声探头，包括线阵、凸阵、相控阵及环形阵等，电子控制每一个发射、接收阵元的正确延时，以达到声波的聚焦、偏转等控制。高性能的超声成像系统在发射超声和接收回波的过程中，不仅需要精确的控制探头阵列中各阵元的延时，而且还要精确控制各阵元信号的幅值。
在分析超声成像的机制及高级控制处理的基础上，设计了声束形成器的系统方案，详细描述了控制、发射、接收、延时聚焦、加法器、数字滤波及多路选择器等模块的功能结构，设计了底层控制软件的架构、参数模型、控制接口等。
根据几何光学原理，推导了F-number的计算公式，该公式用于延时计算、动态孔径及动态聚焦等声束形成控制，可实现精确的延时控制；详细分析了脉冲宽度对高斯响应信号的影响，提出了一种简单、通用、低价的发射声束形成方法，发射各阵列阵元的电压不变，只改变激励信号的长度，即采用PWM(Pulse Width Modulation)的方式来激励探头阵元从而达到控制发射声束的能量分布。实验结果表明，该方法可有效的减小声束旁瓣能量。分析了超声信号在生物组织中的衰减规律，推导了超声信号时间增益补偿的公式，同时根据实际应用对其做了进一步的修正。实验结果表明，采用此公式进行TGC(Time Gain Compensation)控制，图像近场、远场亮度均匀，一致性较好。