臨床上常需獲取人體臟器或病變部位大小的准確數值。超聲波診斷通常採用的方法是在陰極射線管(CRT)顯示人體臟器圖像的同時加入一條帶有光點刻度的電子標尺。每相鄰兩光點間的距離代表臟器深度1cm。其缺點是測量的精確性差，且不直觀。

超聲波診斷數字顯示器是以顯示平面上，上下移動的光標作為測量標記，當兩光標處于被測臟器邊緣時，兩光標之間距離即為臟器深度值，此深度值由數碼管進行數字顯示。

本電路採用三位數字顯示，三位數的權分別為101、100、10-1。因此，它比模擬電子標尺精度提高一個數量級，誤差在±1mm之間。

工作原理：

數字顯示電路的方框圖如圖27-1所示。為了在陰極射線管顯示平面上產生兩測量光標，光標脈衝發生器須由整機的同步信號控制。兩光標觸發測量雙穩電路，得一週期為T的測量信號。用它控制1.3μs脈衝發生器，便可得到測量週期T內寬度為1.3μs的脈衝個數。同時，1.3μs脈衝發生器又由顯示週期發生器控制，以每秒50次的頻率將其脈衝個數送計數顯示電路，顯示結果即為所測臟器深度。

圖27-1

以一個寬度為1.3μs的脈衝相應的人體深度為1mm。這是因為超聲波在人體軟組織中傳播1mm所需的時間為1.3μs。由計算證明：

t=2d/c

式中t為超聲波在人體軟組織往返傳播距離d所需的時間，c為平均聲速。設d=1mm，c=1540m/s(根據超聲協會所定標準，超聲波在人體軟組織中平均聲速為1540m/s)，得

t=2×1×10-3/1540=1.3μs

測量週期T內超聲波傳播距離L為：

L=T/t

因此測出T時間內寬度為1.3μs的脈衝個數，即為人體臟器深度(以mm為單位)。

光標發生器與測量雙穩態電路：

其電原理圖如圖27-2所示，這兒用雙穩態觸發器IC1和IC2構成光標脈衝發生器。同步信號前沿觸發IC1A和IC1B，得兩寬度可調的脈衝。

延時脈衝的後沿觸發IC1B和IC2B，產發兩光標窄脈衝信號。此信號一方面去光標顯示電路；另一方面去觸發測量雙穩電路，得到一個週期為T的測量信號。測量雙穩電路由雙D觸發器IC3A(CD18)構成，調節電位器RP1和RP2可改變延時時間，即在CRT掃描光柵上移動兩測量光標，同時改變了測量信號週期T。

1.3μs脈衝發生器與顯示週期發生器：

其電原理圖如圖27-3所示。與非門IC4和IC5分別構成1.3μs脈衝發生器和顯示週期發生生器。電路採用環形振盪器，其特點是易于起振、頻率穩定和控制方便。

圖27-2

圖27-3

為了不引入測量誤差，本電路測量信號T控制1.3μs脈衝發生器。當測量信號前沿到達時立即起振，後沿結束時停振，這樣便減少了通常因隨機信號T與計數脈衝無內在聯系而引起的測量誤差。為了不使顯示數字紊亂，設置了顯示週期發生器，它的振盪頻率為50Hz，每隔20μs更換顯示一次。IC5的輸出信號在D觸發器IC3B中與同步信號的前沿同步後，其輸出一方面去觸發IC6A產生計數顯示信號，控制1.3μs脈衝發生器；另一方面去觸發IC6B，產生一清零脈衝，在每次計數顯示之前清除計數器內容。計數顯示信號與測量信號T一起控制1.3μs脈衝發生器，只有當計數顯示信號與測量信號T同時到來時振盪器才有脈衝輸出。這樣，每隔20μs計數顯示器就工作一次。

計數顯示電路：

這部分電路由三塊二一十進制計數器C180、兩塊譯碼一驅動器CT4003與三個LED數碼管BS205組成。由于超聲波診斷儀所探測的人體深度范圍一般不超過20cm，本電路最大顯示深度為18cm，因此最高位只顯示數字“1”，其餘數字均不顯示。本電路中，最高位數的譯碼驅動電路僅用了一個晶體三極管。這部分電路的工作原理和電路形式與常用計數顯示電路相同，故不再重述。