Table of Contents
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TOC
19.5 Electronic Focusing for Receive. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
19.6 Focusing and Steering Together. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
20. 1-D Phased Array Sector. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
21. 1-D Linear Phased Array. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
22. 1-D Curved Linear Phased Array. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
23. Plano Concave (Hanafy Lens) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
23.1 1-D Arrays and Sub-optimal Elevation Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
23.2 Hanafy Lens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
24. Multi-dimensional Arrays. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
24.1 1.5-D Arrays. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
24.2 2D Arrays. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
25. Piezocomposite Materials. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
26. Imaging Planes and Detail Resolution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
26.1 Lateral Resolution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
26.2 Elevation Resolution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
26.3 Axial Resolution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
27. Important Concepts for Transducers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
28. Exercises and Conceptual Question . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
29. The Piezoelectric Effect. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
29.1 Use of Piezoelectric Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
29.2 Crystal Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
29.3 Intermolecular Bonds. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
29.4 Polarization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
30. Newer Technologies. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
30.1 New Crystal Growth Technology. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
30.2 Capacitor Micromachined Ultrasound Transducer (CMUT). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
CHAPTER 6 - System Operation
1. The Basic Processes of Real-Time Imaging. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
2. Important System Definitions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
2.1 Transmit Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
2.2 Dynamic Range. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
2.3 Signals, Noise, and Signal-to-Noise Ratio (SNR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
2.4 Preprocessing and Post Processing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
3. Analog to Digital (A/D) Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
3.1 Nyquist Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4. Basic Functions of a System (Simplified). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
4.1 Putting the Pieces Together . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
5. Transmitter (Pulser – Transmit Beamformer) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
5.1 Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
5.2 The System Control for Transmit Power. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
5.3 Practical Concerns. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
6. Receiver. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.1 Amplification (Receiver Gain). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.2 Compensation (Time Gain Compensation). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
6.3 Compression. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
6.4 Demodulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
6.5 Reject. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
7. A-mode (Amplitude mode). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
7.1 A-mode Display . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
7.2 Interpreting an A-mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
7.3 The Use of A-mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
8. Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
9. System Block Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
