1. 课题来源：广东省科技计划项目，项目名称：基于宽频超声的孕期胎心监测技术研究 ；编号：2017A020214011。背景：为了在孕早期对胎儿先心病早发现、早诊断、及时干预，研发新型的医学超声监测技术以获取胎心信号并成像。传统医学超声探测技术发射脉冲信号，发射瞬时功率较大、占空比低、微弱信号检测能力弱，成像精度不高。本研究以香农信息论、参数估计理论和各类超声换能器特性为依据，以提高探测信息量，提高探测精度为目标，展宽探测信号的带宽、延长探测信号时长、降低发射信号功率，研发宽频超声传感器及高精度宽频回波检测技术。具体地：1）设计了异构宽频超声换能器，并研发了相应的宽频驱动电路和低噪声放大电路；2）研究了宽频连续波信号的高精度回波检测技术、高精度成像技术和图像识别技术；3）研究了宽频超声换能器的等效电路与阻抗测量技术,并搭建了测量系统以验证算法的有效； 最后，本研究搭建了基于宽频异构超声换能器的医学超声数据采集系统，并初步验证了所研发的算法。

     2. 技术原理：现有医学超声探测技术以窄带探头为主，发射的探测信号为脉冲信号，探测信号的时频积较小。后端回波处理也主要基于脉冲信号的鉴幅或互相关法，对弱信号检测能力弱、容易受噪声影响、成像精度不高。本项目主要的研究工作包括硬件研发和软件算法研发两个部分：宽频超声换能器的硬件研发内容主要包括：（1）基于压电材料的宽频超声换能器研究及宽频连续波的发送 （2）宽频超声换能器的等效电路、阻抗测量算法与实现。

    3. 技术的创造性与先进性： 本项目的研究包括压电材料的宽频超声换能器研究及宽频连续波的发送、宽频超声换能器的等效电路阻抗测量算法与实现、基于宽频超声探头的宽频连续回波参数反演算法研究等方面： （1）提出并设计了多款压电拼接式宽频超声换能器 设计基于多子频段的扇形拼盘式、仿生式、叠加式、套筒式宽频超声换能器，均由多个大小不同厚薄不同的压电晶片组合在一起、形成一个整体宽频超声换能技术，对每个部分进行超声声电特性测量并为每个子频段设计了分布式功放，不同子频段功放实现了数字同步工作状态切换，有效隔离串扰，形成专用发射驱动集成电路，这部分研究成果形成了多个发明专利。 （2）研发了宽频超声换能器等效电路测量方法和系统 在胎心探测这样的高精度超声探测场景中，需要专门为超声探头设计相应的匹配电路，因此自主研发了能够测量得到超声探头在某一频带范围内的阻抗平均值或等效电路结构的方法，为超声探头的匹配电路设计提供依据。主要的理论依据是把测量电路看作信道，利用信号处理的方法求解待测电路的频率响应函数，根据输入输出信号计算得到待测电路的频率响应函数后，利用待测无源器件与内置标准电阻器件（或电容、电感器件）的电路分压关系式拟合该频率响应函数，进而求解出待测无源器件的阻抗值及等效电路结构。这部分研究成果形成了多个相关方面的发明专利，并完成了阻抗与等效电路测量系统的搭建。 （3） 基于时宽-带宽积大的连续波信号回波检测算法与成像算法、识别算法开展了研究 提出多个针对lfm信号的回波脉冲压缩和参数估计算法；实现了对探头频响的自适应补偿；将压缩感知算法应用于高精度图像重建，研究了在低采样率下的快速、高精度重建算法；从分类器和图像特征变换两个方面出发，提出了新颖和有效的特征编码模型用于提高图像识别性能，该方法应用于胎心成像的自动分类与识别算法中，提高对胎心的诊断与分类。这部分的研究成果形成了多篇学术论文。 （4）实验系统的搭建 将所研发的宽频超声换能器以及驱动电路和多转换率数据采集系统连接，形成了宽频超声探测实验系统。

    4.成熟度：项目处于研究初期，尚不成熟。

    5.应用情况：尚未应用，需结合具体需求进一步研究。

     6.获奖情况：无。