Research on Biomedical Engineering
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Research on Biomedical Engineering
Original Article

SISTEMA PULSO-ECO MICROCONTROLADO PARA GERAÇÃO E MEDIÇÃO DE CAMPOS ULTRA-SÔNICOS

A PULSE-ECHO SYSTEM FOR GENERATION AND MEASUREMENTS OF ULTRASOUND FIELDS

Maia, Joaquim Miguel; Costa, Eduardo Tavares

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Resumo

Para uma melhor compreensão e confiabilidade no processamento das informações obtidas pela radiação ultra-sônica, toma-se muito importante o conhecimento dos principios básicos da sua geração, propagação e interação através dos mais diversos meios. Isto pode ser parcialmente alcançado através da utilização de equipamentos adequados e um amplo conhecimento das suas características de operação. Tendo como objetivo a medição e o estudo de características ultra-sônicas de diferentes materiais no Laboratório de Ultra-som do Centro de Engenharia Biomédica da Unicamp (LUS-CEB), foi desenvolvido um Sistema Pulso-Eco Microcontrolado (SPEM) para gerãção e recepção de sinais de radiofreqüência (RF) na faixa do ultra-som para diagnóstico médico. O hardware do sistema desenvolvido é formado por circuitos de transmissão, recepção, controle e interfaceamento. Os circuitos de interfaceamento e controle têm como base o microcontrolador MC68HCl1-A1 da Motorola, "drivers" e circuitos de apoio para implementar a Interface Padrão IEEE-488 (GPIB). O SPEM pode ser operado tanto por controle remoto, via interface GPIB, como por controle local via teclado e chaves no seu painel frontal. Os circuitos de transmissão são capazes de gerar pulsos com largura de 330 ns e amplitude controlada entre 15 V e 200 Vou pulsos de 200 ns, 300 ns, 400 ns, 500 ns, 600 ns e 700 ns com amplitude controlada e:ntre 2 V e 28.4 V. Os circuitos de recepção podem amplificar sinais de RF com freqüências entre 20 kHz e 10 MHz em 25 ganhos distribuídos na faixa entre 0.6 V/V e 3730 V/V (-4.4 dB a 71.5 dB). O sistema foi testado utilizando-se um transdutor de 1 MHz, colocado em contato com a face de um cilíndro de alumínio, ambos imersos em um tanque com água. Ondas ultra-sônicas foram geradas e recebidas pelo sistema, que apresentou bom desempenho e mostrou-se adequado para realizar pesquisas em laboratório.

Palavras-chave

Pulso-Eco, Microcontrolador, Campos Ultra-Sônicos

Abstract

In order to obtain more reliability in the processing of information obtained by ultrasound radiation, it is very important to understand the basic principIes of ultrasound wave generation, interaction with and propagation through different media. This can be partially achieved with suitable equipments and a good knowledge of its working conditions. In an effort to measure and study ultrasonic features of different materiaIs, we have developed a Pulse-Echo Microcontrolled System (SPEM) for generation and reception ofRF signals in the range ofultrasound medicai diagnosis. The hardware consists oftransmission, reception, control and interfacing circuits. The control and interfacing circuits were developed with a Motorola MC68HCII-AI microcontroller and proper circuitry to implement the IEEE Standard 488 (GPIB). The SPEM is fully controlled via remote mode through the GPIB interface, and permits local control with proper keys in the front panel.The transmission circuit emits pulses 330 ns wide with an amplitude that may be controlled from 15 V to 200 V or pulses 200 ns, 300 I1S, 400 ns, 500 ns, 600 ns and 700 ns wide with an amplitude controlled from 2 V to 28.4 V. The reception circuit amplifies RF signals in the range of 10 kHz to 10 MHz from 0.6VN to 3730VN (-4.4 dB to 71.5 dB) in 25 steps. We have tested the system with a IMHz transducer facing an aluminun rod both immersed in water. Ultrasound waves have been generated and received by the system which has presented good performance. The results have shown that the equipment may be used for research purposes in t·he Ultrasound Laboratory ofthe Centre for Biomedical Engineering at Unicamp.

Keywords

Pulse-Echo, Microcontroller, Ultrasound Fields
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