一种信号采集装置、方法和磁共振设备与流程

本说明书涉及信号采集领域，特别涉及一种信号采集装置、方法和磁共振设备。

背景技术：

1、信号采集装置通常可以采集所需要的特定信号，并对特定信号进行模数转换以及解调处理，以便对处理后的特定信号进行分析或实验。如在医疗领域的磁共振设备或核磁共振设备中，多核素磁共振信号采集装置可以采集一个或多个磁共振信号，并输出与磁共振信号对应的解调信息。

2、然而，目前磁共振设备或核磁共振设备的信号采集装置通常采用传统的超外差架构设计接收链路，往往会在模拟域进行信号解调，导致接收链路需要配合模拟域设置较多的器件(如混频器、补偿电路等)，接收链路较长容易浪费硬件资源，造成信号采集装置的整体设计不协调，占用体积过大。

3、因此，有必要提出一种高集成度的信号采集装置。

技术实现思路

1、本说明书实施例之一提供一种信号采集装置。该装置包括：信号获取模块、信号匹配模块、模数转换器和控制模块，其中，信号获取模块获取磁共振信号，磁共振信号的至少部分通过多种特定核素受激发而产生。信号获取模块与信号匹配模块连接，信号匹配模块包括相互连接的可调电容单元和射频变压器，可调电容单元根据控制信号调节电容值，以配合射频变压器接收磁共振信号并将其转化为模拟差分信号。信号匹配模块与模数转换器连接，模数转换器将模拟差分信号转换为数字信号。模数转换器与控制模块连接，控制模块用于对数字信号进行处理，以生成与磁共振信号对应的k空间数据。其中，控制模块包括解析单元，解析单元解析上位机的指令并生成控制信号。

2、在一些实施例中，信号获取模块包括多组射频接收单元，每组射频接收单元包括射频接收线圈和抗混叠滤波器，其中，射频接收线圈接收特定核素频率的射频信号，抗混叠滤波器对特定核素频率的射频信号进行滤波，得到磁共振信号。

3、在一些实施例中，信号采集装置还包括增益放大器，增益放大器位于抗混叠滤波器和信号匹配模块之间，其用于根据控制信号放大磁共振信号。

4、在一些实施例中，可调电容单元包括一个或多个变容组件，其中，一个变容组件包括两个并联或串联的变容二极管。

5、在一些实施例中，射频变压器包括一级或多级串联的无磁芯巴伦变压器。

6、在一些实施例中，信号采集装置还包括时钟生成模块，时钟生成模块设置在控制模块和模数转换器之间，其用于根据上位机的指令生成时钟信号，模数转换器根据时钟信号对模拟差分信号进行采样，得到数字信号。

7、在一些实施例中，控制模块包括多路数据处理通路，每路数据处理通路包括数字下变频(digital down converter，ddc)模块，其用于对数字信号进行抽取、滤波和解调，得到k空间数据。信号采集装置还包括开关模块，开关模块设置在模数转换器和数据处理通路之间，其用于选择与时钟信号对应的一路数据处理通路，将数据处理通路与模数转换器连通，并且经过任一数据处理通路后的数据率都相等。

8、在一些实施例中，信号采集装置还包括计数器模块(counter)和驱动电路，计数器模块在控制信号的控制下输出数字脉冲，经过驱动电路后生成用于调节可调电容单元的信号。

9、本说明书实施例之一提供一种磁共振设备。该设备包括：扫描仪，用于产生主磁场并能够激发处于所属主磁场中的检测对象的多种特定核素的核自旋，以产生磁共振信号。射频接收线圈，与扫描仪连接，以接收磁共振信号。接收链路，包括增益放大器、信号匹配模块以及模数转换器；增益放大器与接收线圈连接，以放大磁共振信号。信号匹配模块包括相互连接的可调电容单元和射频变压器。可调电容单元与增益放大器连接，且可调电容单元的电容值可调节，以配合射频变压器接收经放大的磁共振信号并将其转化为模拟差分信号。模数转换器与射频变压器连接，用于将模拟差分信号转换为数字信号。控制模块，与模数转换器连接，控制模块用于对数字信号进行处理，以生成与磁共振信号对应的k空间数据。其中，控制模块包括解析单元，解析单元解析上位机的指令并生成控制信号。

10、本说明书实施例之一提供一种信号采集方法。该方法应用于上述信号采集装置，方法包括：获取磁共振信号，磁共振信号的至少部分通过多种特定核素受激发而产生。解析上位机的指令并生成控制信号，控制信号用于调整可调电容单元的电容值，以配合射频变压器处理磁共振信号。对磁共振信号进行处理，生成与磁共振信号对应的k空间数据。

11、在本说明书实施例中，基于模数转换器的直接采样架构设计接收链路，接收链路中无需设置混频器，也可以在数字域中进行信号解调，生成与磁共振信号对应的k空间数据，从而缩短接收链路，减小信号采集装置的整体体积，提高集成度。

12、另外，信号匹配模块通过可调电容单元与射频变压器的配合，可以在宽带下选择特定窄带的信号进行传输，实现宽带调谐匹配，架构简单的同时也能够通过较窄的接收频段减缓射频干扰溃入的情况，使得信号采集装置能够稳定工作。

13、再者，在需要获取通过其他特定核素受激发产生的磁共振信号时，信号采集装置无需更换整条接收链路，可以通过更换信号获取模块和调节可调电容单元的电容值的方式，使得可调电容单元配合射频变压器完成接收频段的调整，从而达到了同一个链路架构能接收多个不同的磁共振信号的目的。

技术特征：

1.一种信号采集装置(100)，其特征在于，包括：信号获取模块(110)、信号匹配模块(120)、模数转换器(130)和控制模块(140)，其中，

2.根据权利要求1所述的信号采集装置(100)，其特征在于，所述信号获取模块(110)包括多组射频接收单元，每组射频接收单元包括射频接收线圈和抗混叠滤波器，其中，

3.根据权利要求2所述的信号采集装置(100)，其特征在于，所述信号采集装置(100)还包括增益放大器，所述增益放大器位于所述信号获取模块(110)和所述信号匹配模块(120)之间，其用于根据所述控制信号放大所述磁共振信号。

4.根据权利要求1所述的信号采集装置(100)，其特征在于，所述可调电容单元包括一个或多个变容组件，其中，一个变容组件包括两个并联或串联的变容二极管。

5.根据权利要求1所述的信号采集装置(100)，其特征在于，所述射频变压器包括一级或多级串联的无磁芯巴伦变压器。

6.根据权利要求5所述的信号采集装置(100)，其特征在于，所述信号采集装置(100)还包括时钟生成模块，所述时钟生成模块设置在所述控制模块(140)和所述模数转换器(130)之间，其用于根据所述上位机的指令生成时钟信号，所述模数转换器(130)根据所述时钟信号对所述模拟差分信号进行采样，得到所述数字信号。

7.根据权利要求6所述的信号采集装置(100)，其特征在于，所述控制模块(140)包括多路数据处理通路，每路数据处理通路包括数字下变频模块，其用于对所述数字信号进行抽取、滤波和解调，得到所述k空间数据；

8.根据权利要求1所述的信号采集装置(100)，其特征在于，所述信号采集装置(100)还包括计数器模块和驱动电路，所述计数器模块在所述控制信号的控制下输出数字脉冲，经过所述驱动电路后生成用于调节所述可调电容单元的信号。

9.一种磁共振设备，其特征在于，包括：

10.一种信号采集方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一项所述的信号采集装置，所述方法包括：

技术总结
本说明书实施例公开了一种信号采集装置、方法和磁共振设备。该装置包括：信号获取模块、信号匹配模块、模数转换器和控制模块。信号获取模块获取磁共振信号，磁共振信号的至少部分通过多种特定核素受激发而产生。信号匹配模块包括可调电容单元和射频变压器，可调电容单元根据控制信号调节电容值，以配合射频变压器接收磁共振信号并将其转化为模拟差分信号。模数转换器将模拟差分信号转换为数字信号。控制模块处理数字信号生成与磁共振信号对应的K空间数据。控制模块包括解析单元，解析单元解析上位机的指令并生成控制信号。本说明书基于模数转换器的直接采样架构设计接收链路，可以在数字域中进行信号解调，从而缩短接收链路，提高集成度。

技术研发人员：关晓磊,周可涵,李永洋,侯方焰,张伟
受保护的技术使用者：上海联影医疗科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15