用于测试超声成像设备中的像素的处理电路、系统和方法

技术领域

实施例总体上涉及成像设备的信号处理领域，并且具体地涉及超声成像设备或探头(例如包括微机械超声换能器(MUT)的超声成像设备或探头)的信号处理领域。

背景技术

超声成像广泛应用于医学和无损测试领域。

超声成像探头或超声成像设备通常包括用于发射和接收声能的许多单独的超声换能器(像素)的阵列。超声成像设备的性能取决于组成每个换能器元件的像素阵列中每个像素的性能和贡献。传统上，为了表征像素性能，测试方法在发射的声能的路径中利用诸如平板、电线或针目标之类的反射器来将发射的能量反射回发射像素。当发射的能量从固体反射器反射时，在像素处检测到能量，并且确定像素的组合发射和接收性能。

当传播穿过具有声阻抗Z

其中R是反射系数，其将确定从第一介质和第二介质之间的阻抗失配边界反射的声压力波的幅度。

传统的声能反射器具有比Z

然而，不利的是，反射板的设置需要测试夹具以及板与换能器阵列的对准。还需要将声能传递到反射器的介质，该介质通常是水或组织模拟材料。从换能器到反射板的距离以及从反射板到换能器的返回距离构成了声能的总路径长度。路径长度越大，信号的幅度损耗越大，并且信号传播时间的增加也越大。

附图说明

实施例的一些特征在所附权利要求中具体阐述。通过参考下面利用实施例的原理的详细描述以及附图(本文中也称为“图”)，将获得对实施例的特征和优点的更好理解，在附图中：

图1是根据公开的实施例的具有选择性可改变特性的成像设备的框图。

图2是根据公开的实施例的具有选择性可改变特性的成像系统的图。

图3A是根据一些公开的实施例的具有选择性可改变特性的成像设备的示意图。

图3B是根据一个实施例的图3A的成像设备的内部组件的示意图。

图4是根据本文描述的原理的示例的弯曲换能器阵列的侧视图。

图5是根据本文描述的原理的示例的换能器的顶视图。

图6是根据本文描述的原理的示例的成像设备和帧的扫描线的等距视图。

图7示出了根据本文描述的原理的示例的扫描线的形成。

图8描绘了根据本文描述的原理的示例的接收信道。

图9A描绘了根据实施例的像素的俯视平面图。

图9B描绘了根据实施例的沿着图10A中的方向4-4截取的像素的截面图。

图10是根据实施例的方法的流程图。

图11A-图11B分别描绘了根据实施例的具有声阻抗失配边界的声学介质中的超声换能器像素传输和接收路径。

图12A描绘了根据实施例的超声探头的侧剖视图。

图12B-图12C描绘了根据不存在像素缺陷的实施例的分别处于发射模式和接收模式的图12A的探头的头部。

图13描绘了根据存在一些像素缺陷的实施例的图12A的探头的头部，分别处于被缺陷的示例阻碍的发射模式和接收模式声学介质中。

图14A-图14D示出了根据一些实施例的当实施健康检查例程时与各种像素缺陷相对应的各对图和对应的像素阵列性能图像。

图15是根据另一实施例的方法的流程图。

图16是根据又一实施例的方法的流程图。

具体实施方式

一些实施例提供装置、方法和计算机实现的介质。该装置用于确定与具有第一声阻抗Z1的第一介质相邻的像素的换能器阵列内的一个或多个像素的当前像素性能数据集，换能器阵列在成像设备内，当前像素性能数据集是相对于具有大于Z1的第二声阻抗Z2的第二介质从一个或多个像素的当前像素性能接收周期获得的；执行当前像素性能数据集与一个或多个像素的基线像素性能数据集的比较，该基线像素性能数据集是相对于第二介质从一个或多个像素的基线像素性能接收周期获得的，其中当前像素性能接收周期和基线像素性能接收周期的实现被执行，而无需第二介质相对于成像设备对准；并且基于该比较，确定一个或多个像素中的一个或多个缺陷像素的缺陷像素数据集。

有利地，实施例允许确定缺陷像素数据集(与一个或多个缺陷像素有关的数据)，而无需将匹配层与成像设备对准。另外，有利地，一些实施例允许将缺陷像素数据集以及关于缺陷像素数据集的推荐的后续步骤传送给用户。此外，根据一些其他实施例，成像设备可以将其缺陷像素数据集传送到远程设备，以允许在远程设备处聚集关于多个成像设备的缺陷像素数据集，并确定关于设计改进的后续步骤、使用状况或与多个成像设备的性能有关的其他因素。

一般而言，实施例涉及成像设备，并且更具体地涉及具有电子可配置超声换能器元件和相关联的图像重建电路的成像设备。非侵入式成像设备可用于对人体或动物体的内部组织、骨骼、血流或器官进行成像。

成像设备的一些实施例可包括硬件和/或软件，以控制成像设备的换能器元件的选择性激活和去激活，以实现超声波形的发射和接收模式，从而使得能够从对象生成图像，同时实现功率节省。

在一些实施例中，本文提到的例如在诸如水、肉、透镜等的介质中的“超声波形”可以指的是对每个发射换能器元件的波形的补偿。尽管根据一些实施例，换能器元件(例如换能器元件组)有时可以一起激发(fire)，但是它们通常可以彼此分开被激发(例如，以转向)。

需要注意的是，本文所使用的“像素”是指单个MUT(即，具有单个隔膜或膜的设备)，而换能器“元件”可以指像素或组合在一起并表现得像一个整体的像素组。

成像设备的一些实施例可以另外包括硬件和/或软件以接收从要成像的对象反射的超声能量，并且将接收到的超声能量转换成电信号。

成像设备的一些实施例还可以包括硬件和/或软件以构造要成像的对象的图像、引起图像的显示、和/或显示图像。

为了执行成像，成像设备可将超声波形朝向要成像的对象发射到身体组织中，并接收从对象反射的超声能量。这样的成像设备可以包括一个或多个换能器元件，并且其可以利用光声或超声效应来起作用。这样的换能器元件可以用于成像，并且可以进一步用于其他应用。例如，换能器元件可用于医学成像、管道中的流量测量、扬声器和麦克风阵列、碎石术、用于治疗目的的局部组织加热、以及高强度聚焦超声(HIFU)手术。

在实施例的上下文中，虽然明确指出了超声波形、超声波、超声压力波和/或超声的使用，但是实施例并不具体限于超声，并且在其范围内包括生成和处理波，这些波可以在身体中传播、从身体的对象反射回来、并被解码/分析/处理以允许生成与该对象有关的信息，例如在显示设备上生成与对象相对应的图像。

传统上，成像设备(例如医学成像中使用的超声成像仪)使用压电(PZT)材料或其他压电陶瓷和聚合物复合材料。这种成像设备可以包括用于容纳具有PZT材料的换能器的外壳，以及在显示单元上形成和显示图像的其他电子器件。为了制造块状(bulk)PZT元件或换能器，可以将厚的压电材料板切割成大的矩形PZT元件。这些矩形PZT元件的制造成本可能很高，因为制造过程涉及精确切割通常为矩形的厚PZT或陶瓷材料，并将其以精确的间距安装在衬底上。此外，换能器的阻抗比换能器的发射/接收电子器件的阻抗高得多，这会影响性能。

本公开的实施例可以在利用压电微机械超声换能器(pMUT)或电容性微机械超声换能器(cMUT)技术的成像设备的上下文中使用，如本文进一步详细描述的。

一般来说，MUT(例如cMUT和pMUT)包括隔膜(附着在其边缘或探头内部某个点的薄膜)，而“传统”块状PZT元件通常由固体材料块组成。

利用各种半导体晶圆制造操作，可以在衬底上有效地形成压电微机械超声换能器(pMUT)。半导体晶圆目前的尺寸有6英寸、8英寸和12英寸，能够容纳数百个换能器阵列。这些半导体晶圆最初是硅衬底，在其上执行各种处理操作。这种操作的示例是SiO

在一些实施例中，成像设备可包括专用集成电路(ASIC)，其包括一个或多个发射驱动器、用于处理与接收到的从要成像的对象反射回的超声能量(回波信号)相对应的电能的感测电路、以及用于控制各种其他操作的其他处理电路。ASIC可以形成在另一半导体晶圆上，或者形成在同一半导体晶圆上。该ASIC可以放置在靠近pMUT元件的位置，以减少寄生损耗。作为具体示例，ASIC可以距包括pMUT元件的换能器阵列50微米(μm)或更小。在更广泛的示例中，2个晶圆或2个管芯之间的间隔可能小于100μm，其中每个晶圆包括许多管芯，并且管芯包括换能器晶圆中的换能器和ASIC晶圆中的ASIC。在一些实施例中，ASIC具有相对于包括pMUT元件的pMUT换能器的匹配覆盖区(footprint)，并且因此可以被堆叠以用于与pMUT换能器管芯的晶圆到晶圆互连，例如ASIC晶圆与换能器管芯堆叠或ASIC管芯本身通过互连与换能器管芯堆叠。或者，也可以使用低温压电材料溅射和与ASIC处理兼容的其他低温处理，将换能器开发在ASIC晶圆顶部作为单个器件。

根据一个实施例，无论ASIC和换能器在何处互连，两者都可以具有相似的覆盖区。更具体地，根据后一实施例，ASIC的覆盖区可以是pMUT覆盖区的整数倍或除数。

无论成像设备在其换能器中使用pMUT元件还是cMUT元件，根据一些实施例的成像设备可以包括多个发射信道和多个接收信道。发射信道用于使用元件响应的频率的电压脉冲来驱动换能器元件。这导致从元件发射超声波形，该波形将被引导向要成像的对象，例如引导向身体内的器官。在一些示例中，具有换能器元件阵列的成像设备可以使用成像设备和身体之间的凝胶来与身体进行机械接触。超声波形向对象(即器官)传播，并且波形的一部分以接收/反射的超声能量的形式反射回换能器元件，其中接收到的超声能量可以在成像设备内转换成电能。然后，接收到的超声能量可以由多个接收信道进一步处理，以将接收到的超声能量转换为电信号，并且电信号可以由其他电路处理，以基于电信号形成用于显示的对象的图像。

超声成像设备的实施例包括换能器阵列、以及包括例如专用集成电路(ASIC)的控制电路、以及发射和接收波束形成电路、以及可选的附加控制电子器件。

结合实施例的特征的成像设备可以有利地减少或解决这些和其他技术问题。具体地，成像设备可以被配置为以控制功率耗散而不超过成像设备的温度极限同时保持所需的图像质量的方式控制发射(Tx)激发(从换能器元件发射超声波形)。用于形成图像的接收信道和/或发射信道的数量可电子选择性地调整(可以选择性地激活、断电或置于低功率)，例如以便节省功率，例如在较少数量的信道是可接受的情况下，也就是说，较少数量的信道仍然可以产生有用的显示图像。作为具体示例，多个发射和/或接收信道中的每一个可以例如由成像设备的控制电路动态控制，以降低功率，或者可以完全断电。另外，每个信道的其他特性也可配置。

在实施例中，成像设备可以包括手持式外壳，其中容纳有换能器和相关电子电路，例如控制电路和可选的计算设备。成像设备还可以包含为电子电路供电的电池。

因此，一些实施例涉及利用2D阵列中的pMUT元件或cMUT元件的便携式成像设备。在一些实施例中，这样的换能器元件阵列耦合到成像设备的专用集成电路(ASIC)。

在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了具体细节以便提供对本公开的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在没有这些细节的情况下也可以实践本公开。此外，本领域技术人员将认识到，下面描述的本公开的示例可以以多种方式来实现，例如过程、控制电路的一个或多个处理器(处理电路)、计算设备、系统、设备或有形计算机可读介质上的方法的一个或多个处理器(或处理电路)。

本领域技术人员应当认识到：(1)可以可选地执行某些制造操作；(2)操作可以不限于本文阐述的特定顺序；并且(3)某些操作可以以不同的顺序执行，包括同时执行。

图中所示的元件/组件是示例性实施例的说明并且旨在避免模糊本公开。本说明书中对“一个示例”、“优选示例”、“示例”、“多个示例”、“实施例”、“一些实施例”或“多个实施例”的提及表示结合示例所描述的特定特征、结构、特性或功能被包括在本公开的至少一个示例中并且可以在多于一个示例中。说明书中各个地方出现的短语“在一个示例中”、“在一示例中”、“在示例中”、“在一实施例中”、“在一些实施例中”或“在实施例中”不一定全部指代相同的一个或多个示例。术语“包括”、“包含”、“具有”和“含有”应理解为开放术语，并且以下的任何列表都是示例，并不意味着限制于所列出的项目。本文使用的任何标题仅用于组织目的，并不用于限制说明书或权利要求的范围。此外，在说明书中的各个地方使用某些术语是为了说明而不应被解释为限制。

现在转向附图，图1是具有控制器或控制电路106的成像设备100的框图，控制器或控制电路106控制选择性地可改变的信道(108、110)并且具有根据本文描述的原理在计算设备112上执行的成像计算。如上所述，成像设备100可用于生成人体或动物体的内部组织、骨骼、血流或器官的图像。因此，成像设备100可以将信号发射到身体中并接收来自被成像的身体部分的反射信号。这样的成像设备可以包括pMUT或cMUT，其可以被称为换能器或成像器，其可以基于光声或超声效应。成像设备100也可以用于对其他对象成像。例如，该成像设备可以用于医学成像；管道、扬声器和麦克风阵列中的流量测量；碎石术；用于治疗的局部组织加热；和高强度聚焦超声(HIFU)手术。

除了用于人类患者之外，成像设备100还可以用于获取动物的内部器官的图像。此外，除了对内部器官进行成像之外，成像设备100还可以用于如多普勒模式成像中那样确定动脉和静脉中的血流的方向和速度，并且还可以用于测量组织硬度。

成像设备100可用于执行不同类型的成像。例如，成像设备100可以用于执行一维成像(也称为A扫描)、二维成像(也称为B扫描)、三维成像(也称为C扫描)以及多普勒成像。成像设备100可以切换到不同的成像模式，包括但不限于线性模式和扇区模式(sectormode)，并且可以在程序控制下被电子地配置。

为了促进这样的成像，成像设备100包括一个或多个超声换能器102，每个换能器102包括超声换能器元件104的阵列。每个超声换能器元件104可以被实现为任何合适的换能器元件，例如pMUT或cMUT元件。换能器元件104操作以1)生成将穿过身体或其他质量体(mass)的超声压力波，以及2)接收离开要成像的身体或其他质量体内的对象的反射波(接收到的超声能量)。在一些示例中，成像设备100可以被配置为同时发射和接收超声波形或超声压力波(简称压力波)。例如，控制电路106可以被配置为控制某些换能器元件104向正在成像的目标对象发送压力波，同时其他换能器元件104接收从目标对象反射的压力波/超声能量，并且基于此响应于接收到的波/接收到的超声能量/接收到的能量产生电荷。

在一些示例中，每个换能器元件104可以被配置为以与中心频率相关联的特定频率和带宽以及可选地以附加的中心频率和带宽来发射或接收信号。这样的多频率换能器元件104可以被称为多模态元件104并且可以扩展成像设备100的带宽。换能器元件104可以能够以任何合适的中心频率(例如大约0.1至约100兆赫)发射或接收信号。换能器元件104可被配置为以处于约3.5至约5兆赫范围内的一个或多个中心频率发射或接收信号。

为了生成压力波，成像设备100可包括多个发射(Tx)信道108和多个接收(Rx)信道110。发射信道108可包括驱动换能器102(即，换能器元件104的阵列)的多个组件，其中利用换能器元件响应的频率的电压脉冲进行驱动。这使得超声波形从换能器元件104向要成像的对象发射。

根据一些实施例，超声波形可包括基本上同时从成像设备的一个或多个相应换能器元件发射的一个或多个超声压力波。

超声波形向要成像的对象传播，并且波形的一部分被反射回换能器102，换能器102通过压电效应将其转换成电能。接收信道110收集由此获得的电能，对其进行处理，并将其发送到例如计算设备112，计算设备112显影或生成可以显示的图像。

在一些示例中，虽然成像设备100中的发射信道108和接收信道110的数量可以保持不变，它们耦合到的换能器元件104的数量可以变化。在一个实施例中，发射信道和接收信道到换能器元件的耦合可以由控制电路106控制。在一些示例中，例如如图1所示，控制电路可以包括发射信道108和接收信道110。例如，换能器102的换能器元件104可以形成为具有N列和M行的二维空间阵列。在特定示例中，换能器元件104的二维阵列可以具有128列和32行。在该示例中，成像设备100可以具有多达128个发射信道108和多达128个接收信道110。在该示例中，每个发射信道108和接收信道110可以耦合到多个或单个像素104。例如，根据成像模式(例如，多个换能器在同一空间方向发射超声波的线性模式，或者多个换能器在不同空间方向发射超声波的扇区模式)，每列换能器元件104可以耦合到单个发射信道108和单个接收信道(110)。在该示例中，发射信道108和接收信道110可以接收复合信号，该复合信号组合在相应列内的每个换能器元件104处接收到的信号。在另一示例中，即，在不同的成像模式期间，每个换能器元件104可以耦合到其专用发射信道108和其专用接收信道110。在一些实施例中，换能器元件104可以耦合到发射信道108和接收信道110两者。例如，换能器元件104可适于产生并发射超声脉冲，然后以将反射的超声能转换成电能的形式检测该脉冲的回波。

控制电路106可以被实现为被配置为执行本文描述的功能的任何一个或多个电路。例如，控制电路106可以被实现为或以其他方式包括专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、片上系统、处理器和存储器、电压源、电流源、一个或多个放大器、一个或多个数模转换器、一个或多个模数转换器等。

说明性计算设备112可以被实现为包括任何合适的计算设备，其包括任何合适的组件，例如处理器、存储器、通信电路、电池、显示器等。在一个实施例中，计算设备112可以与控制电路106、换能器102等集成到单个封装或单个芯片、或单个片上系统(SoC)中，例如如图1的实施例中所建议的。在其他实施例中，一些或所有计算设备可以处于与控制电路和换能器等分离的封装中，例如如下面将进一步详细描述的图2的实施例中所建议的。

每个换能器元件可以具有任何合适的形状，例如正方形、矩形、椭圆形或圆形。换能器元件可以布置成沿正交方向布置的二维阵列，例如如本文所述的N列和M行，或者可以布置成不对称(或交错)直线阵列。

换能器元件104可以具有相关联的发射信道的相关联的发射驱动器电路，以及相关联的接收信道的低噪声放大器。因此，发射信道可以包括发射驱动器，并且接收信道可以包括一个或多个低噪声放大器。例如，虽然未明确示出，但是发射信道和接收信道可以各自包括复用和地址控制电路，以使得特定换能器元件和换能器元件组能够被激活、去激活或置于低功率模式。应当理解，换能器可以布置成除了正交的行和列之外的图案，例如布置成圆形方式，或者布置成基于将从其生成的超声波形的范围的其他图案。

图2是根据实施例的包括具有选择性可配置特性的成像系统的成像环境的图。图2的成像系统可以包括成像设备202和计算系统222，计算系统222包括计算设备216和耦合到计算设备的显示器220，如下面将进一步详细描述的。

如图2所示，根据一个实施例，并且与图1的实施例不同，计算设备216可以与成像设备202在物理上分离。例如，与成像设备202的组件相比，计算设备216和显示设备220可以被布置在单独的设备内(在此上下文中，所示的计算系统222与成像设备202在操作期间在物理上分离)。计算系统222可以包括移动设备，例如蜂窝电话或平板电脑，或者固定计算设备，其可以向用户显示图像。在另一示例中，例如如图1所示，显示设备、计算设备和相关联的显示器可以是成像设备202的一部分(未示出)。也就是说，成像设备100、计算设备216和显示设备220可以被布置在单个外壳内。

在一些实施例中，本文所指的“计算设备”可以被配置为生成信号以执行以下操作的至少一者：使得对象的图像显示在显示器上，或者使得关于缺陷像素的信息被传送到用户。使得关于缺陷像素的信息被传送到用户可以包括使得像素或像素组的时域接收波形的图显示在显示器上、使得缺陷像素的热图显示在显示器上、使得与缺陷像素有关的语音消息在扬声器处播放、使得与缺陷像素有关的文本显示在显示器上。在一些实施例中，信号的生成可以包括实施交错算法，如下面将进一步描述的。

如图所示，成像系统包括成像设备202，成像设备202被配置为在发射模式/过程中生成压力波210并经由发射信道(图1、108)向诸如心脏214的对象发射压力波210。内部器官或要成像的其他对象可以将压力波210的一部分反射向成像设备202，成像设备202可以经由换能器(诸如图1的换能器102)、接收信道(图1、110)、控制电路(图1、106)接收反射压力波。换能器可以在接收模式/过程中基于接收到的超声能量来生成电信号。发射模式或接收模式可适用于可被配置为发射或接收(但在不同时间)的成像设备的上下文中。然而，如先前所指出的，根据实施例的一些成像设备可以适于同时处于发射模式和接收模式两者。系统还包括计算设备216，计算设备216通过通信信道(例如所示的无线通信信道218)与成像设备100通信，但是实施例也在其范围内涵盖计算系统和成像设备之间的有线通信。成像设备100可将信号传送至计算设备216，计算设备216可具有一个或多个处理器来处理所接收的信号以完成对象的图像的形成。计算系统222的显示设备220然后可以使用来自计算设备的信号来显示对象的图像。如上所述，计算系统还可以向用户传达关于缺陷像素的信息。

根据一些实施例的成像设备可以包括便携式设备和/或手持设备，其适于通过通信信道无线地(使用无线通信协议，例如IEEE 802.11或Wi-Fi协议、蓝牙协议(包括蓝牙低功耗)、毫米波通信协议或本领域技术人员已知的任何其他无线通信协议)传送信号或者通过诸如电缆(诸如USB2、USB 3、USB 3.1以及USB-C)的有线连接或诸如微电子设备上与计算设备的互连传送信号。在系绳或有线连接的情况下，成像设备可以包括将在图3A的上下文中进一步详细描述的端口，用于接收要与计算设备通信的电缆的电缆连接。在无线连接的情况下，成像设备100可以包括无线收发器以与计算设备216通信。

应当理解，在各种实施例中，本公开的不同方面可以在不同的组件中执行。例如，在一个实施例中，成像设备可以包括电路(例如信道)以使得超声波形通过其换能器被发送和接收，而计算设备可以适于控制这样的电路以在成像设备的换能器元件处使用电压信号生成超声波形，并且进一步处理接收到的超声能量以确定一个或多个缺陷像素的缺陷像素数据集。在这样的实施例中，计算设备可以基于缺陷像素的确定来管理/控制成像设备的功能，可以如下文更详细讨论的使用帧构建对象的图像，可以选择和配置发射和接收信道等。

在另一实施例中，成像设备可以包括控制电路，以使用电压信号控制换能器元件处超声波形的生成，以便使得超声波形从换能器元件发送和接收，并且还可以从接收到的超声能量生成电信号，并且在测试模式中，使用与接收到的超声波形相对应的电信号来确定关于成像设备的一个或多个缺陷像素的信息。在这样的实施例中，成像设备的控制电路可以将从接收到的超声能量生成的电信号发送到计算设备，计算设备可以处理这些电信号以确定关于一个或多个缺陷像素的信息。更一般地，应当理解，本文公开的任何合适的功能可以由一个或多个电路来执行，并且这些电路可以容纳在一个物理设备中，或者物理上彼此分开容纳，但是彼此通信地耦合。

图3A和图3B分别表示根据一些实施例的成像设备和成像设备的外壳内的内部组件的视图，如下面将进一步详细描述的。

如图3A中所见，成像设备300可包括手持式外壳331，其中容纳换能器302和相关联的电子器件。成像设备还可以包含电池338来为电子器件供电。因此，图3A示出了能够使用2D阵列中的pMUT进行2D和3D成像的便携式成像设备的实施例，可选地构建在硅晶圆上。这种耦合到具有某些参数的电子配置的专用集成电路(ASIC)106的阵列能够以比先前可能的成本低的成本实现更高质量的图像处理。此外，通过控制某些参数，例如所使用的信道的数量，可以改变功耗并且可以改变温度。

根据一些实施例的成像设备300被配置为允许基于关于一个或多个缺陷像素(缺陷像素数据)的信息实时进行系统可配置性和适应性。这例如通过将成像设备的换能器阵列的一个或多个像素的当前像素性能数据集与相同像素的基线像素性能数据集进行比较来完成，如下面将进一步详细解释的。

根据一些实施例的成像设备300被配置为允许系统实时可配置性和适应性，以主动控制成像设备中的功耗和温度。这是通过以下方式最小化成像设备内的功率耗散来实现的：1)改变信道的数量和/或2)主动控制这些信道中的功率耗散，使得成像设备内的温度不超过规范限制。

现在更详细地讨论图3A，图3A是根据一些实施例的具有选择性可调整特征的成像设备300的示意图。仅作为示例，成像设备300可以类似于图1的成像设备100或者图2的成像设备202。如上所述，成像设备可以包括超声医疗探头。图3A描绘了成像设备300的换能器302。如上所述，换能器302可以包括适于发射和接收压力波(图2、210)的换能器元件(图1、104)的阵列。在一些示例中，成像设备300可以包括涂层322，涂层322充当换能器302与人体或压力波(图2、210)传输通过的其他质量体或组织之间的阻抗匹配界面。在一些情况下，当被设计成具有与期望的焦距一致的曲率时，涂层322可以用作透镜。

成像设备300可以以任何合适的形状因数来实现。在一些实施例中，成像设备300的包括换能器302的部分可以从成像设备100的其余部分向外延伸。成像设备300可以体现为任何合适的超声医学探头，例如凸阵探头、微型凸阵探头、线阵探头、阴道内探头、直肠内探头、手术探头、术中探头等。

在一些实施例中，用户可以在与涂层322直接接触之前将凝胶施加在活体的皮肤上，使得可以改善涂层322与人体之间的界面处的阻抗匹配。阻抗匹配减少了界面处压力波(图2、210)的损耗以及界面处朝向成像设备300传播的反射波的损耗。

在一些示例中，涂层322可以是平坦层以最大化声学信号从换能器102到身体的传输，反之亦然。涂层322的厚度可以是将在换能器102处生成的压力波(图2、210)的四分之一波长。

成像设备300还包括控制电路106，例如一个或多个处理器，可选地采用专用集成电路(ASIC芯片或ASIC)的形式，用于控制换能器102。控制电路106可以耦合到换能器102，例如通过凸块。如上所述，发射信道108和接收信道110可以选择性地改变或调整，这意味着在给定时间活动的发射信道108和接收信道110的数量可以改变，使得例如不使用被确定为有缺陷的一个或多个像素。例如，控制电路106可以适于基于要测试缺陷的像素和/或基于被确定为有缺陷的像素来选择性地调整发射信道108和接收信道110。

在一些示例中，改变信道的基础可以是操作模式，操作模式又可以基于哪些像素被确定为有缺陷的、并且可选地基于每个缺陷像素的缺陷类型来选择。

成像设备还可以包括用于控制成像设备100的组件的一个或多个处理器326。除了控制电路106之外，一个或多个处理器326还可以被配置为执行以下项中的至少一者：控制换能器元件的激活、基于从换能器元件反射的超声波形处理电信号或生成信号以使得由计算设备(例如图1的计算设备112或图2的计算设备216)的一个或多个处理器成像的对象的图像的恢复。一个或多个处理器326还可适于执行与成像设备相关联的其他处理功能。一个或多个处理器326可以被实现为任何类型的处理器326。例如，一个或多个处理器326可以被实现为单核或多核处理器、单插槽或多插槽处理器、数字信号处理器、图形处理器、神经网络计算引擎、图像处理器、微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)或其他处理器或处理/控制电路。成像设备100还可以包括用于处理/调节信号的电路328，诸如模拟前端(AFE)，以及用于吸收由换能器102生成并朝电路328传播的波的吸声层330。也就是说，换能器102可以安装在衬底上并且可以附接至吸声层330。该层吸收沿相反方向(即，沿远离涂层322的方向，在朝端口334的方向)发射的任何超声信号，否则这些信号可能会被反射并干扰图像质量。虽然图3A描绘了吸声层330，但是在其他组件阻止超声在相反方向上的材料传输的情况下可以省略该组件。

模拟前端328可以被实现为被配置为与控制电路106和成像设备的其他组件(如处理器326)接口连接的任何一个或多个电路。例如，模拟前端328可以包括例如一个或多个多个数模转换器、一个或多个模数转换器、一个或多个放大器等。

成像设备可包括通信单元332，用于通过例如端口334或无线收发器与外部设备(例如计算设备(图2、216))传送包括控制信号的数据。成像设备100可以包括用于存储数据的存储器336。存储器336可以被实现为能够执行本文描述的功能的任何类型的易失性或非易失性存储器或数据存储装置。在操作中，存储器336可以存储在成像设备100的操作期间使用的各种数据和软件，例如操作系统、应用、程序、库和驱动器。

在一些示例中，成像设备100可以包括用于向成像设备100的组件提供电力的电池338。电池338还可以包括电池充电电路，其可以是无线或有线充电电路(未示出)。成像设备可以包括指示所消耗的电池电量的计量器，并且用于配置成像设备以优化功率管理以提高电池寿命。另外或替代地，在一些实施例中，成像设备可以由外部电源供电，例如通过将成像设备插入壁装电源插座。

现在参照图3B，示出了图3A的成像设备300的外壳内的内部组件360的更详细的视图，除去涂层322。在图3B所示的示例中，前部360可以包括透镜366，其下方是微机电(MEM)换能器302，如图所示，微机电(MEM)换能器302耦合至ASIC 106。ASIC又耦合到印刷电路板(PCB)，印刷电路板可包括成像设备的一些或全部电子组件，例如图3A的电池338、存储器336、通信电路332和处理器326，以及AFE 328和端口334。包括透镜366、换能器302、ASIC106和PCB 360的组件可以放置在一系列层上，包括一个或多个粘合层362、吸收器330和反射器，例如钨反射器。

应当理解，在一些实施例中，如图3A和图3B所示的成像设备的各种组件可以从成像设备中省略，或者可以被包括在与成像设备分离的其他组件中。例如，在一个实施例中，一个或多个处理器326可包括控制电路106中的一些或全部。另外或替代地，一些或所有组件可集成到片上系统或多芯片封装中或者形成片上系统(SoC)或多芯片封装的一部分。

图4是根据本文描述的原理的示例的换能器阵列102的侧视图。如上所述，成像设备(图1、100)可以包括换能器102-1、102-2、102-3的阵列，每个换能器具有它们自己的换能器元件(图1、104)的阵列。在一些示例中，换能器102可以是弯曲的(例如如图3B中所建议的)以便提供要成像的对象(图2、214)的更宽的角度。

图5描绘了单个换能器102的俯视图。如图5中所描绘的，换能器102可以包括换能器衬底540和布置在其上的一个或多个换能器元件104。与使用块状换能器元件的传统系统不同，换能器元件104可以形成在晶圆上，并且晶圆可以被切割以形成多个换能器102。该过程可以降低制造成本，因为换能器102可以大批量且以低成本制造。

在一些示例中，晶圆的直径范围可以在8～12英寸之间，并且许多换能器元件104阵列可以在其上批量制造。此外，在一些示例中，用于控制换能器元件104的控制电路(图1、106)可以被形成为使得每个换能器元件104连接到匹配的集成电路，例如紧密邻近(优选在25pm至100pm之内)的接收信道(图1、110)和发射信道(图1、108)。例如，换能器102可以具有1024个换能器元件104并且被连接到匹配控制电路(图1、106)，该匹配控制电路具有用于1024个换能器元件104的适当数量的发射和接收电路。

换能器元件104可以具有任何合适的形状，例如正方形、矩形、椭圆形或圆形。如图5所示，在一些示例中，换能器元件104可以布置成沿正交方向布置的二维阵列。也就是说，换能器元件104阵列可以是具有N列542和M行544的MxN阵列。

为了创建线元件，N个换能器元件104的列542可以并联电连接。然后，该线元件可以提供与通过比每个换能器元件104长几乎N倍的连续换能器元件所实现的超声信号类似的超声信号的发射和接收。该线元件可以可互换地称为列或线或线元件。图5中用附图标记542示出了压电元件列的示例。在此示例中换能器元件104被布置在列542中并且具有关联的发射驱动器电路(发射信道的一部分)和低噪声放大器(其是接收信道电路的一部分)。

尽管未明确示出，但是发射和接收电路可以包括复用和地址控制电路以使得能够使用特定元件和元件组。应当理解，换能器102可以布置成其他形状，例如圆形或其他形状。在一些示例中，每个换能器元件104可以彼此中心间隔250pm。

在本说明书的换能器102中，有利的是使用多个相同的换能器元件104来设计线元件，其中每个元件可以具有其特征中心频率。当多个换能器元件104连接在一起时，复合结构(即，线元件)可以充当具有由所有像素的中心频率组成的中心频率的一个线元件。在现代半导体工艺中，这些中心频率彼此匹配得很好，并且与线元件的中心频率的偏差非常小。与使用仅一个中心频率的线相比，也可以混合中心频率略有不同的几个像素来创建宽带宽线。

在一些示例中，换能器102可以包括一个或多个温度传感器546-1、546-2、546-3、546-4以测量换能器102的温度。虽然图5描绘了设置在特定位置处的温度传感器546，温度传感器546可以设置在换能器102上的其他位置处，并且附加传感器可以设置在成像设备(图1、100)上的其他位置处。

根据一个实施例，温度传感器546可以触发信道的选择性调整(图1，108、110)。也就是说，如上所述，手持式便携成像设备(图1、100)内的温度可以升高到预定温度以上。因此，温度传感器546可以检测换能器102表面处的设备的温度，换能器102表面是接触患者的表面，如果温度传感器546检测到大于阈值量(例如用户设定的温度或由监管机构设置的阈值)的温度，则控制器(图3、324)可以传递信号以关闭所有或一些发射信道(图1、108)和/或接收信道(图1、110)或将所有或一些发射信道(图1、108)和/或接收信道(图1、110)设置为低功率状态。将温度传感器546放置在换能器102上是有利的，因为其靠近接触患者的表面并且因此提供与用户可能注意到或受过热影响的界面处的温度有关的数据。如果一个或多个像素被确定为有缺陷，则来自温度传感器的数据还可用于将例如缺陷的发生率(包括可选地某些类型的缺陷的发生率)与来自温度传感器的数据相关联。

图5还描绘了换能器元件104的端子。即，每个换能器元件104可以具有两个端子。第一端子可以是由阵列中的所有换能器元件104共享的公共端子。第二端子可以将换能器元件104连接到发射信道(图1、108)和接收信道(图1、110)。该第二端子可以是针对每个换能器元件104被驱动和感测的端子，如对于第一列中的那些换能器元件104象征性地示出的。为了简单起见，仅针对第一列中的那些换能器元件104指示第二端子。然而，具有相关联的发射信道108和接收信道110的类似端子填充阵列中的其他换能器元件104。使用控制信号的控制电路(图1、106)可以通过打开相应的发射信道(图1、108)和接收信道(图1、110)并关闭其他列542中的信道(图1，108、110)来选择换能器元件104的列542。以类似的方式，还可以关闭特定行或者甚至单独的换能器元件104。

图6是根据本文描述的原理的示例的成像设备100和帧648的扫描线650的等距视图。帧648指的是器官或其他要成像的对象的单个静止图像。帧648可以对应于穿过对象的横截面的图像。帧648由单独的扫描线650组成。也就是说，帧648可以被视为图像，并且扫描线是该图像的单独的层或切片。取决于分辨率，特定帧648可以包括不同数量的扫描线650，范围从少于一百到数百。

为了形成帧648，换能器102使用波束形成电路可以将不同换能器元件(图1、104)(例如，特定列中的那些(图5、542))的压力波聚焦到特定焦点。由这些换能器元件(图1、104)收集的反射信号被接收、延迟、加权并求和以形成扫描线650。然后可以基于波束形成技术来改变感兴趣的焦点，并且该过程重复直到生成由例如100-200条扫描线650组成的整个帧648。

图7示出了根据本文描述的原理的示例的扫描线850的形成。具体地，图7是沿着图6的线A-A截取的一个换能器102的截面图。具体地，图7描绘了构成换能器102的换能器元件104。在图7中，为了简单起见，换能器102的仅一个换能器元件104用附图标记来指示。此外，注意，图7中描绘的换能器元件104可以表示列(图5，542)的顶部换能器元件104，而其他换能器元件104延伸到页面中。图7还描绘了可以在控制电路(图1、106或图3、106)中找到的用于形成扫描线的电路。还要注意，为了简单起见，图7仅描绘了七个换能器元件104和七个相应的列(图5、542)。然而，如上所述，换能器102可以包括任意数量的换能器元件104，例如128列(图5、542)，其中每列(图5、542)具有布置在其中的32个换能器元件104。

为了形成扫描线650，从多个换能器元件104、例如从列(图5、542)中的每个换能器元件104接收反射的超声波形752。这些波形752被转换成电信号。在一些示例中，来自列(图5、542)中的换能器元件104的电信号可以被组合成复合信号754，复合信号754被传递到控制电路106。由于每个复合信号754归因于不同的传输长度而在不同的时间被接收，因此控制电路106延迟每个复合信号754，使得它们同相。然后控制电路106组合调整后的信号以形成扫描线650。

图8描绘了根据本文描述的原理的示例的接收信道110。接收信道110耦合到换能器元件(图1、104)以接收反射的压力波(图2、210)。图8还描绘了换能器元件(图1、104)和发射信道(图1、110)之间的连接。在一个示例中，发射信道(图1、108)在接收操作期间在接收到的压力和发射的脉冲相遇的节点处趋于高阻抗。具体地，反射的压力波在换能器元件104中被转换成电荷，并且该电荷被低噪声放大器(LNA)(856)转换成电压。LNA(856)是电荷放大器，其中电荷被转换为输出电压。在一些示例中，LNA(856)具有可编程增益，其中增益可以实时改变。

LNA(856)将换能器中的电荷转换为电压输出，并且还放大接收到的回波信号。在接收操作模式中，开关(发射/接收开关)将LNA(856)连接到换能器元件104。

然后，该LNA(856)的输出连接到其他组件以调节信号。例如，可编程增益放大器(PGA)(858)调节电压的幅度并提供一种根据时间改变增益的方式，并且可以被称为时间增益放大器(TGA)。随着信号传播深入组织，信号会衰减。

相应地，使用较大的增益来补偿，该较大的增益由TGA实现。带通滤波器860用于滤除噪声和带外信号。模数转换器(ADC)862将模拟信号数字化，以将信号转换到数字域，使得可以数字方式进行进一步的处理。来自ADC 862的数据然后在解调单元864处被数字处理并且被传递到FPGA 326以生成如图7中所描绘的扫描线(图6、650)。在一些实现方式中，可以在其他地方(例如在FPGA中)实现解调单元864。解调单元将载波信号频移到具有两个正交分量(I和Q)的基带，在一些示例中用于进一步数字处理，模数转换器(ADC)862可以实现逐次逼近寄存器(SAP)架构以减少ADC 862的延迟。也就是说，由于ADC 862重复地关闭和开启，它需要具有很少的延迟甚至没有延迟，以便不延迟开启之后的信号处理。

现在参考图9A和图9B。图9A是根据实施例的像素900的俯视平面图，并且图9B是沿线9-9截取的图9A的像素900的截面图。像素可以包括支撑在衬底902上的膜层906、设置在膜层(或“膜”)906上的底部电极(O)908；设置在底部电极(O)908上的压电层910；以及设置在压电层910上的顶部电极(X)912。衬底902和膜906可以可选地对应于整体。空腔904可以由膜906的背离底部电极908的表面和沿远离底部电极908的方向延伸的衬底的侧壁限定。

在一些实施例中，空腔904可以填充有预定压力的气体或声阻尼材料，以控制膜906的振动。在一些实施例中，顶部电极912的投影区域的几何形状可以被配置为具有通常凹形或凸形的形状，具有特征几何参数以控制压电像素900的动态性能和电容大小。

在一些实施例中，每个像素900可以是压电像素并且包括由PZT、KNN、PZT-N、PMN-Pt、AlN、Sc-AlN、ZnO、PVDF和LiNiO3中的至少一种形成的压电层。在替代实施例中，每个像素900可以是电容性微机械像素。

在图9A中，每个像素900在其俯视平面图中被示出为具有矩形形状。在一些实施例中，每个像素可以包括在其俯视平面图中具有椭圆形状的顶部电极。在下文中，“顶部电极的形状”是指顶部电极的俯视平面图(顶部是指顶部电极的背离空腔的表面的视图)。顶部电极的形状可以包括任何形状，例如正方形、圆形、矩形、椭圆形等。其优选地可以是对称的，但实施例不限于此。

现在参考图10的流程图1000，用于具有n个像素的成像设备中的换能器阵列。在开始1002之后，基于n个像素(在1004处——例如，成像设备可以确定有n个像素)，对于阵列的每个单独的像素i(在1006处——例如，成像设备可以针对每个像素i(多达n个像素)维护增量计数器)，成像设备通常可以在操作1008处执行接收周期，该接收周期包括激活像素以从其生成发射超声波形以及基于发射超声波形的反射超声波形的相关集合。

根据图10所示的实施例，示出了对应于操作1008的接收周期，操作1008包括单独地激活n个像素中的每个像素i。具体地，在操作1010处，成像设备可以使得超声波形在像素i处被发射。在经过一段时间之后(在1012处)，成像设备可以在操作1014处接收反射的超声波形，该反射的超声波形是基于在操作1010处通过像素i发射的发射超声波形而生成的。反射的超声波形可能是由于发射的超声波形从阻抗失配边界反射而生成的。当成像设备处于成像模式时，阻抗失配边界可以对应于要成像的目标(例如人体或动物体内的器官)的各个表面。当成像设备处于“健康检查”模式时，如在本文的一些实施例的上下文中所描述的，阻抗失配边界可以位于透镜(例如，图3A的涂层322或图3B的透镜366)与另一介质(例如，空气或呈现与透镜的阻抗失配的任何其他介质)之间。随着描述的进行，下面将提供关于快速文本模式的更多细节。

在操作1016处，成像设备可以将i的值增加1，并且在操作1018处，成像设备可以确定增加的i的值是否大于n。如果i不大于n，则成像设备可重复操作1010-1018直到i>n。一旦i>n，成像设备就可以处理从所有像素i(多达n个像素)接收到的超声波形。根据一个实施例，成像设备可以在确定i>n之后终止其通过像素i＝i到n的接收周期，但是根据替代实施例，成像设备可以继续基于后续接收周期的发射超声波形接收超声波形，同时处理先前接收周期的反射超声波形。根据一个实施例，成像设备可以处理接收到的超声波形，同时从一个或多个其他像素接收随后接收到的超声波形。

根据一个实施例，处理接收到的超声波形可以包括如在图8的上下文中通过示例解释的处理。即，处理接收到的超声波形可以包括将其转换成换能器元件(104)中的电荷，并进一步通过低噪声放大器(LNA)(856)将电荷转换成电压。LNA可以进一步放大接收到的回波信号，如上面图8的上下文中所指出的。处理接收到的超声波形还可以包括调节从LNA输出的信号，例如使用可编程增益放大器(PGA)(858)来调整电压的大小/幅值，和/或例如使用时间增益放大器(TGA)来根据时间改变增益。

在处理之后，例如如上所述，根据一些实施例，为了表征像素的性能，与接收到的超声波形相对应的电信号可以用于生成与像素(例如针对每个像素i，多达n个像素)的性能(性能数据集)相对应的时域信号波形。根据一些实施例，性能数据集最初可以针对“健康”像素生成，即，其性能不表现出缺陷或表现出可忽略不计的缺陷的像素(下文中称为“基线像素性能数据集”)。性能数据集可以由成像设备生成，例如通过使像素i或像素组经历接收周期或循环，其中反射的超声波形基于成像设备的透镜与另一介质(在下文中称为“匹配层”)(例如，空气或呈现与成像设备的透镜的阻抗失配的任何其他介质，其中该成像设备不需要与换能器阵列对准)之间的阻抗失配。

根据一些实施例，经历接收周期的一组像素可以显示由该组中的像素的数量和到快速测试介质边界(介质一和介质二之间的边界)的距离及其形状确定的相加性能信号波形。当一组像素中的一个或多个像素有缺陷时，该组像素的性能信号波形可以显示(一个或多个)缺陷像素中改变的性能并且可以显示(一个或多个)缺陷像素的相邻像素中改变的性能，以这种方式精确定位(一个或多个)缺陷像素。为了确保(一个或多个)缺陷像素的邻居也不是有缺陷的，可以通过减去缺陷像素波形来确定相加性能信号波形。

在生成并存储像素i的基线像素性能数据集之后，成像设备可以使相同的像素i经历当前像素性能接收周期(例如操作1010、1012和1014)，作为使用成像设备生成目标图像之前的“健康检查”措施。应用于像素i的健康检查例程可能会导致生成当前像素性能数据集(类似于基线像素性能数据集，但在稍后的时间执行，因此可能在像素i的性能可能已经恶化并且因此可能表明存在缺陷的时间执行)。健康检查允许表征像素性能，包括例如在使用成像设备对目标进行成像之前确定有缺陷的像素，以及基于发现的关于像素的任何缺陷来确定推荐的后续步骤。根据一些实施例，确定缺陷像素可以包括识别缺陷像素，例如通过指示缺陷像素的位置(例如通过提供缺陷像素组或每个缺陷像素的地址)，指示缺陷像素的缺陷类型，这仅是举了几个示例。

健康检查(或“快速测试”)可以针对与用于生成基线像素性能数据集的匹配层相同的匹配层来执行。在其生成之后，可以将像素的当前像素性能数据集与其基线像素性能数据集进行比较，以便确定像素接收性能是否已经相对于基线发生变化，并且具体地确定该像素现在是否表现出缺陷。随着描述的进行，将提供关于性能数据集的更多细节。

根据与图10的实施例相比的替代实施例，为了生成当前像素性能数据集的目的，替代使单个像素i每次一个像素生成发射超声波形，可以由成像设备使像素组同时集体发射一系列波形。例如，诸如图3A的成像设备300之类的成像设备包括AFE 328，其能够一次输出多个发射信道，诸如一次多达64个信道的数据。为了以尽可能快的时间测量4096像素阵列的每个像素的性能(以使用接收周期执行健康检查)，根据一个实施例，可以使64个单像素的组发射超声波形，然后作为结果接收反射的超声波形。这组64个像素可以依次切换到下一组64个像素，直到针对发射接收事件捕获了所有4096个像素(即，直到所有4096个像素已经成组经历了接收周期)，上述对应于64个接收周期，每个接收周期激发64个像素。因此，在该实施例中，据说涉及64个“循环”(64×64＝4096)。与每个接收周期(或每个循环)的接收到的超声波形相对应的电信号的相应峰值随后可以被成像设备用来绘制像素灵敏度的热图。通过同时激发像素组，而不是逐个激发单个像素，可以通过组中同时激发的像素数量来减少测试时间。例如，对4096个像素进行逐一触发的测试将需要4096次迭代，而针对相同的4096个像素触发64个像素组将需要64次迭代，从而将测试时间减少64倍。限制在于发射和接收电子器件可以同时捕获的像素组的大小。通过激发一组像素，该组的基线性能信号波形被确定为该组的单个像素性能信号波形和快速测试介质的加性函数。通过测量与该加性函数的偏差来确定组中的缺陷元件像素。在上述特定实施例中，其中每个接收周期或循环对应于一组64个像素，每个像素可以发射4个周期(以区别于接收周期)、3.6MHz超声波形。

由此发射的超声波形(其将是来自循环中的每个像素的所有发射的超声波形的合成)可以从成像设备透镜/空气边界反射，并且返回到刚刚被使得发射的相同64个像素并在该64个像素处被接收。

由于从发射到接收的切换时间，与反射的超声波形相对应的电子信号的开始可以被修剪或切断。ASIC上的低噪声放大器(LNA)在开启后可能还具有稳定时间，并且接收到的超声波形的处理以及将其转换成电压信号通常发生在该时间期间。必须考虑这些影响。例如，如果接收到的超声波形被修剪，则可能需要发射波形的更多周期，或者可以在时域中的修剪部分之后表征/分析信号。如果ASIC上的LNA稳定时出现接收到的超声波形，则可以使用诸如高通滤波器之类的滤波器或减去建模的LNA稳定信号来消除波形中观察到的稳定伪影。根据一些实施例，作为接收到的超声波形的处理的一部分，放大器设置(例如PGA)可以被设置为将接收到的信号的幅度增加到高于LNA通电和稳定幅度的幅度。

图11A和图11B更详细地示出了换能器阵列(例如与图3B的换能器302相关联的换能器阵列)内的单个像素的发射和接收路径，分别对应于图10的操作1010和1014。图11A示出了在通过诸如图3B的透镜366之类的第一介质1104(介质一)发射超声波形1103的过程中的像素i(例如，诸如图3B的(一个或多个)换能器302之类的换能器中的像素i)，其具有声阻抗Z

图11B示出了由于发射波形从声阻抗失配边界1107反射而产生的反射波形1105的接收路径。如图所示，在像素i 1101处接收反射波形。像素i 1101的性能可以由诸如上面在健康检查的上下文中描述的图10的接收周期1008之类的接收周期产生。

图12A是被配置为实施表征超声成像设备的一个或多个像素的性能的示例方法的超声探头或成像设备300的实施例的侧剖视图。

图12B和图12C是类似于图11A和图11B的图，示出了图12A的成像设备300的头部1201的细节。

参考图12A，示出了具有用于像素阵列的发射和接收能力的超声成像设备300，其中换能器302或像素阵列位于头部1201处的图12A的虚线框边界内。图12B示出了包括图12A的像素阵列的头部1201的放大视图，其通过具有声阻抗Z

一些实施例提供一种同时表征超声成像探头的像素元件的发射性能和接收性能的装置和方法。超声成像设备的设计中可以出现阻抗失配边界，例如成像设备的透镜的材料边界与空气之间的界面。利用这样的界面，不需要反射器目标、测试夹具或对准来执行表征超声成像设备的一个或多个像素的性能的方法。然而，除空气之外使用夹具和反射器目标来执行表征方法并不妨碍实施例的装置或方法功能。

对从阻抗失配边界反射的信号的检测指示如上例如关于图10所述的像素的发射接收周期的性能。本文所提及的性能的表征可以涉及缺陷的确定，例如，每个像素有一个或多个缺陷。本文所提及的像素上下文中的缺陷可以涉及可能影响该像素的性能的任何缺陷，包括像素本身的缺陷、影响从像素发射或朝向像素反射的波形的路径的缺陷(例如关于图3B的透镜366的缺陷)。

像素性能的表征可以包括生成与像素的发射和接收超声波形两者的组合幅度相对应的性能数据集。成像设备可将后者组合幅度检测为接收超声波形幅度，该接收超声波形幅度可近似等于以下项之和：发射超声波形幅度，以及反射系数(基于阻抗失配边界)乘以发射超声波形幅度，以及第一介质和第二介质中针对从发射到接收的波形总路径长度的任何损耗。根据一些实施例的性能表征可以涉及将作为单个值或随时间变化的值的数据集记录的一个或多个像素的该幅度分别与基线单个值或随时间变化的值的基线数据集进行比较。

在特定像素处没有接收到的超声波形可以指示该特定像素在发射或接收中的至少一个方面有缺陷。通过一个或多个像素来确认一个或多个超声波形的传输的能力可以允许在像素性能的表征期间将接收性能的表征与发射性能的表征分开。例如，在一个或多个像素正在发射超声波形、并且至少一个像素正在接收超声波形时，在至少一个像素上存在接收到的信号的情况下，确认发射，并且通过其他像素上缺乏接收信号来确定接收故障。发射超声波形的像素往往是相加的，并且从发射像素接收超声波形的单个像素通过存在完整的相加超声波形来确认所有发射像素的发射。如果像素不发射，接收到的超声波形将会减少。可能存在这样的情况：由于接收器有缺陷但未发生故障，而不是发射器有缺陷，所以接收波形减小。因此，通过多个接收器和发射器，可以更有信心确定接收或发射是否有缺陷。

像素的性能表征的替代实施例包括用于当确认两个或更多个像素具有接收功能时检测像素的发射故障的装置和方法。接收功能可以通过存在发射信号或存在LNA稳定波形来确定。在无发射信号、无LNA稳定波形、无接收波形的情况下，无法确定发射或接收故障。在该实施例中，诸如控制电路106之类的控制电路可以向一组像素发送信号以请求像素发射超声波形。响应于确定在该组像素中的给定像素处检测到的接收到的超声波形具有小于在用于发射和接收的一个或多个相邻像素处检测到的接收到的超声波形的幅度，成像设备可以确定给定像素的发射有缺陷。在该实施例中，为了与给定像素的接收缺陷(导致给定像素在接收方面的像素灵敏度降低或无像素灵敏度的缺陷)区分开，控制电路可以向给定像素发送信号以单独发射超声波形，并且，如果在给定像素处没有检测到接收到的超声波形，则可以确认发射故障。

像素的性能表征的替代实施例包括用于识别透镜或匹配层中的缺陷(例如，透镜或匹配层中的气泡、分层(不良粘附)或碎片)的装置和方法。发射接收周期要求信号沿着为(一个或多个)发射像素和声阻抗失配边界之间的健康检查而设计的路径不间断地传播。透镜或匹配层边界之间的气泡、碎片或不良粘附会导致信号的路径变化，并且通常会导致接收幅度减小或在接收信号中检测到的时间相关变化。信号的时间和幅度变化可用于推断透镜或匹配层缺陷。

捕获声学信号在已知介质中从发射到接收的传播时间与传播距离(声学信号或超声波形的路径)成正比。捕获来自在已知介质(例如透镜，如图3B的透镜366)中发射和接收的一个或多个像素的信号，可以允许确定沿信号(或超声波形/声学信号)传播路径的介质的形状或配置。一些实施例包括确定介质的形状以推断与其预期(基线)设计的任何偏差或设计的确认。例如，与透镜的预期基线设计的偏差可能导致确定有缺陷的像素，其中从像素发射并从失配阻抗边界反射回像素的超声波形的传播路径包括缺陷，例如，如上所述的气泡、分层或碎片。介质的“形状”或“配置”在本文中意指介质的一个或多个部分的形状或配置，例如介质的表面或表面处的形状或配置(包括例如边界1017的形状)，或包括整个介质的形状或配置。

确定介质的形状并获得从一个或多个像素发射和接收的声学信号的传播时间可用于指示(一个或多个)像素的位置。因此，可以利用已知介质中信号传播的这些原理来检测和识别影响超声成像设备像素性能的一系列缺陷。

现在参考图13，其示出了与图12B和图12C类似的成像设备的头部1201的视图，但是具有可能在像素性能中显现的缺陷，例如透镜(或第一介质)1104或匹配层(或第二介质)1106中的缺陷、透镜或匹配层中的碎片、或者透镜或匹配层边界处的不良粘附。

例如，头部1201处的像素阵列中的像素1101a被示出为表现出与介质一1104的分层(即分离)，使得在像素1101a和介质一1104之间存在间隙。另一像素1101b被示出为定位成使得气泡1302处于从该像素发射的超声波形的传播路径中，从而对像素的性能产生不利影响。另一像素1101c被示出为已定位成使得介质一的表面中的不规则性处于从该像素发射的超声波形的传播路径中，使得失配边界层被中断。另一像素1101d被示出为不活动的，可能是由于与该像素有关的一些局部结构或电气故障。关于影响像素性能的缺陷的这些各种示例，与反射波形相关联的可测量或可检测的特性(例如与像素的基线像素性能数据集相比的时间和幅度变化或相移)可用于推断或推导特定透镜或匹配层缺陷的性质或来源。

在该上下文中现在参考图14A至图14D，其示出了关于如上面在图13的上下文中针对像素1101a-1101c所解释的像素性能缺陷(图14A至图14C)以及进一步针对像素底部填充缺陷(图14D)的各对图1402和1404。

首先参考图14A，图1402a是对超声成像探头的像素阵列1404a中的各个像素的基线像素性能数据集1408a和当前像素性能数据集1406a的描绘。各个像素位于阵列内，如通过指向对应的行和列对(示出了每个性能数据集已经在图1402a中被绘制的像素的坐标)的交叉点的箭头所指示的。在图1402a中，y轴示出了以任意单位表示的幅度(因为图1402a仅出于说明性目的而提供)，并且x轴示出了以微秒为单位的时间。如图14A所教导的，成像设备可以通过以下操作来检测透镜分层：与基线像素性能数据集1408a的幅度和衰荡波形相比，针对当前像素性能数据集1406a，存在更大的幅度和更长的衰荡波形。

首先参考图14B，图1402b是对超声成像探头的像素阵列1404b中的各个像素的基线像素性能数据集1408b和当前像素性能数据集1406b的描绘。各个像素位于阵列内，如通过指向对应的行和列对(示出了每个性能数据集已经在图1402b中被绘制的像素的坐标)的交叉点的箭头所指示的。在图1402b中，y轴示出了以任意单位表示的幅度(因为图1402b仅出于说明性目的而提供)，并且x轴示出了以微秒为单位的时间。如图14B中所教导的，通过以下操作来检测透镜气泡：与基线像素性能数据集1408b的幅度、衰荡图案和相位相比，针对当前像素性能数据集1406b，波形中存在减小的幅度和变化的衰荡图案并且反射波形的相位存在偏移。

首先参考图14C，图1402c是对超声成像探头的像素阵列1404c中的各个像素的基线像素性能数据集1408c(在所示实施例中，描绘为波形，但实施例不限于此，并且包括代表基线像素性能的任何数据集)和当前像素性能数据集1406c(同样，在所示实施例中，描绘为波形，但实施例不限于此，并且包括代表当前像素性能的任何数据集)的描绘。各个像素位于阵列内，如通过指向对应的行和列对(示出了每个性能数据集已经在图1402c中被绘制的像素的坐标)的交叉点的箭头所指示的(同样，在所示实施例中，任何像素性能可以被描绘为波形，但实施例不限于此，并且包括代表像素性能的任何数据集)。在图1402c中，y轴示出了以任意单位表示的幅度(因为图1402c仅出于说明性目的而提供)，并且x轴示出了以微秒为单位的时间。如图14C所示，可以通过以下操作来识别像素故障：与基线像素性能数据集1408c的行为相比，针对当前像素性能数据集1406c，接收器的电信号存在上升和衰减，但是没有来自像素的声学信号。

首先参考图14D，图1402d是对超声成像探头的像素阵列1404d中的各个像素的基线像素性能数据集1408d和当前像素性能数据集1406d的描绘。各个像素位于阵列内，如通过指向对应的行和列对的交叉点(示出了每个性能数据集已经在图1402a中被绘制的像素的坐标)的箭头所指示的。在图1402a中，y轴示出了以任意单位表示的幅度(因为图1402d仅出于说明性目的而提供)，并且x轴示出了以微秒为单位的时间。如图14D所示，可以通过这样的当前像素性能数据集1406d来检测底部填充或像素下方存在材料：该当前像素性能数据集1406d类似于可接受的像素，但与基线像素性能数据集1408d的幅度和衰荡特性相比，波形的幅度减小和并且衰荡特性变化。

上述实施例或其变型中的任一个可以在超声成像设备部署在现场之后应用于超声成像设备以确定成像设备的现场可行性或功能性。成像设备或探头可以在其用于成像目的的操作之前首先经历健康检查，以便表征其一个或多个像素的像素性能。根据一些实施例，成像设备可以周期性地经历针对像素性能表征的健康检查，并且相对于初始基线测试结果的任何测量的变化可以指示探头的可行性或性能退化。

根据一个实施例，图15的流程图1500示出了一种用于实现超声成像设备或探头中的换能器阵列像素性能的健康检查的方法。如图15所示，在操作1502处，可以在特定超声成像设备上完成初始或基线健康检查，例如，在设备第一次通电时。健康检查允许表征成像设备的一个或多个像素的性能，并生成基线像素性能数据集，例如时域波形，其可以对应于一个像素i或一组像素的基线像素性能。在操作1504处，成像设备可以“部署在现场”，即，成像设备可以用于获得目标(例如活体中的器官)的图像。在操作1506，成像设备可以被通电，并且经历根据一些实施例执行的健康检查表征例程。如上所述，像素的健康检查表征例程可以包括使用与在像素i处接收到的超声波形相对应的电信号(其中接收到的超声波形基于由像素i发射的反射超声波)来生成与像素的性能相对应的时域信号波形(性能数据集)，例如最多n个像素。n个像素可以是成像设备的全部像素，或者可以是成像设备的部分像素。当成像设备例如仍在工厂时，可以在操作1502处以相同的方式生成基线像素性能数据集。性能数据集可以由成像设备生成，例如通过使像素i或像素组经历接收周期或循环，其中反射的超声波形基于成像设备的透镜与另一介质(在下文中称为“匹配层”)(例如，空气或呈现与成像设备的透镜的阻抗失配的任何其他介质，其中该成像设备不需要与换能器阵列对准)之间的阻抗失配。在生成并存储像素i的基线像素性能数据集之后，成像设备可以在使用成像设备用于目标图像生成(“现场”)之前使相同的像素i经历接收周期作为“健康检查”措施或例程。

在操作1508处，成像设备可查明其是否可供使用，例如，高于预定数值阈值的足够数量的像素是否适当地操作，和/或像素阵列中在预定X-Y坐标处具有缺陷性能的像素的数量是否低于另一预定的数值阈值。后一句中使用的“适当地”可以包括这样的情况：其中，一个或多个像素可能已经经历性能改变，但是这样的像素仍然可用于允许成像设备在至少一个成像模式下工作。例如，即使具有缺陷像素，如果成像设备能够在一维成像模式、二维成像模式、三维成像模式、多普勒成像模式、线性成像模式或扇区成像模式中的至少一种下工作，则该成像设备也可以被认为是可行的。

例如，在一个或多个成像模式中，成像设备可以实现基于缺陷像素数据集(例如基于缺陷类型和/或缺陷像素的位置)来激活一个或多个像素以用于发射和随后的接收操作。

例如，在一个或多个成像模式中，成像设备可以选择实现帧重建算法，以考虑来自通过健康检查例程被确定为有缺陷的像素的丢失数据来重建与正在被成像的目标的图像相对应的帧。如果成像设备知道缺陷像素的位置，则它可以使用这样的信息，以便通过将基于来自功能像素的接收超声波形的数据外推到本来对应于缺陷像素的数据，来重建与目标的图像相对应的帧。例如，成像设备可以选择实现帧重建算法，其中缺陷像素被确定为已经随机分散在像素阵列中，并且如果连续的像素簇被确定为有缺陷，则可以选择其他方式。

如果成像设备被认为是可行的，则其可以在操作1510处执行成像，并且在其随后在操作1512处被断电的情况下，其可以在操作1506处再次经历健康检查例程，如上文已经描述的。

另一方面，如果成像设备认为自身不可行，例如换能器阵列中的阈值数量的像素被确定为有缺陷或以其他方式未按设计操作的情况下，成像设备可以在操作1514处引起关于确定要传送给用户的一个或多个缺陷像素的信息(缺陷像素数据)。根据一些实施例，这样的信息可以包括一个或多个缺陷像素的标识，例如通过一个或多个缺陷像素的位置的指示(例如通过提供一组一个或多个缺陷像素或每个缺陷像素的地址)，一个或多个缺陷像素的缺陷类型的指示，这仅是举了几个示例。

缺陷数据的传送可以通过语音指示或视觉指示(例如，通过文本指示，和/或通过缺陷像素热图指示等)。音频指示可以通过扬声器来传送，并且视觉指示可以通过显示器来传送。扬声器和显示器可以各自是成像设备的一部分，或者它们可以与成像设备不同，在这种情况下，通信可以通过无线或有线连接。

成像设备还可以基于诊断，基于缺陷像素的确定向用户建议推荐的后续步骤。因此，诊断可以进一步指导用户在操作1518处执行自修复解决方案(例如，使成像设备电路经历重置功能、关闭设备并重新打开等)，在操作1520处执行现场修复解决方案(例如，通过使用材料来修复或填充破裂的透镜表面)，和/或在操作1516处执行工厂修复解决方案，这取决于所识别的像素缺陷的性质和程度。

如果换能器阵列中的最小阈值数量的像素被确定为有缺陷(可以由制造商预先确定或预设的阈值量)，则成像设备可以将其状态改变为“不可操作”或“不可行”并暂停用户操作探头的能力，直到进行了足够的修复，如操作1522所建议的。

根据一些实施例，成像设备可以在操作1524处使得关于缺陷像素的确定的信息被发送到移除设备以用于进一步处理。因此，根据一些实施例，健康检查制度/例程可以与向远程设备(即，与成像设备不同的设备)报告像素缺陷相结合。这样的报告可以由从远程设备到成像设备的请求来触发，可以由成像设备周期性地发送到远程设备，可以在每个健康检查轮/诊断轮结束之后理所当然地发送，可以通过有线或无线连接的方式发送，可以基于网络可用性来发送等。远程设备或一组远程设备(例如边缘网络中的边缘节点，和/或例如在工厂的主控制器，和/或例如另一计算系统，诸如手持电话或平板电脑)可以聚合来自一个或多个成像设备的像素缺陷数据，并且可以使用这样的数据来确定一个或多个成像设备的可靠性，例如基于使用状况(例如温度、使用频率、用户、使用的地理位置等)。像素缺陷数据的聚合和处理可以允许改进未来的成像设备设计，例如基于预期的使用状况，以便提高产品对此类故障模式的鲁棒性。此外，可以基于像素缺陷数据的聚合来开发加速健康检查，从而实现快速反馈以进行调查和持续改进。

例如，如果特定超声成像设备具有8000个像素的换能器阵列，则制造商可以预设300个缺陷像素的阈值，达到或超过该阈值，成像设备可以自行禁用，因为它缺乏足够的像素来产生最低质量的超声图像。成像设备可以向用户指示缺陷像素的数量、缺陷的可能来源以及在未来操作之前对成像设备进行维护或修复的建议。或者，成像设备可以由于正确操作的换能器像素的数量不足而将其自身设置为不可操作状态或暂停其操作，暂停操作模式可在成像设备被充分修复后由合格的维修机构或制造商重置。除了所需的操作换能器像素的简单定量阈值之外，替代实施例可以采用其他标准来确定成像设备的可行性，例如缺陷像素的特定位置(例如，阵列中的X-Z坐标)、缺陷像素的分组或簇等等。

根据替代实施例，健康检查例程可以通过确定成像设备已经经历快速惯性变化来触发，例如通过加速计或惯性测量单元(IMU)。如果加速计或IMU测量到诸如成像设备的震动之类的规定事件，则成像设备可以启动健康检查例程(即当前像素性能例程或快速测试例程)以便检查其可行性(即它能够用于渲染在成像设备的至少一个成像模式下成像的目标的图像)。

根据替代实施例，健康检查例程可以由成像设备响应于确定成像设备或其任何部分已经超过一个或多个预定操作温度阈值而触发。如果监测换能器瓦片210的温度的一个或多个温度传感器320检测到换能器瓦片已经超过一个或多个阈值温度，例如持续等于或高于预定时间阈值的时间段。

如本文所使用的，应当理解，当成像设备被描述为执行操作时(例如与像素性能表征/健康检查例程有关的操作、与信息传送或关于缺陷像素数据集的信息的使用有关的操作)，意味着这样的操作的任何部分或所有这样的操作可以由成像设备的控制电路(例如，图1的控制电路106)、由计算设备(例如，图1的计算设备112或图2的计算设备216)(计算设备是成像设备的一部分，或者耦合到成像设备但与其不同)、和/或由图3所示的成像设备的处理器326或通信电路332的任何部分来执行。

如本文所使用的，应当理解，“缺陷像素”是指其性能受到缺陷影响的像素，例如像素本身的缺陷，或者沿从像素发射和/或反射回像素的波形的传播路径的另一缺陷。

图16是根据一些实施例的要在计算设备的装置(诸如计算设备的任何部分，包括一个或多个处理器)处执行的过程1600的流程图。在操作1602处，该过程包括确定与具有第一声阻抗Z1的第一介质相邻的像素的换能器阵列内的一个或多个像素的当前像素性能数据集，换能器阵列在成像设备内，当前像素性能数据集是相对于具有大于Z1的第二声阻抗Z2的第二介质从一个或多个像素的当前像素性能接收周期获得的。在操作1604处，该过程包括执行当前像素性能数据集与一个或多个像素的基线像素性能数据集的比较，该基线像素性能数据集是相对于第二介质从一个或多个像素的基线像素性能接收周期获得的，其中当前像素性能接收周期和基线像素性能接收周期的实现被执行，而无需第二介质相对于成像设备对准。在操作1606处，该过程包括基于该比较，确定一个或多个像素中的一个或多个缺陷像素的缺陷像素数据集。

在示例中，由处理器326实现的指令可以经由存储器336或成像设备的任何其他存储器或存储设备来提供，或者处理器326或成像设备的任何其他处理器可以被体现为有形的非暂态机器可读介质，包括用于指导处理器326在外壳中执行电子操作的代码。处理器326可以通过存储器336和处理器326之间的互连来访问非暂态机器可读介质。例如，非暂态机器可读介质可以由存储器336或处理器326内的单独存储器来实现，或者可以包括特定的存储单元，例如光盘、闪存驱动器或可以插入外壳中的任何数量的其他硬件设备。非暂态机器可读介质可以包括用于指导处理器326执行动作的特定序列或流的指令，例如，如关于本文描绘的操作和功能的流程图和框图所描述的。如本文所使用的，术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”是可互换的。

除非另外明确说明，任何下述示例可以与任何其他示例(或示例的组合)组合。本文描述的方面还可以例如通过引入不同功能的使用的分层优先级(例如，低/中/高优先级等)来实现方案的分层应用。

尽管已经参考特定示例性方面描述了实现方式，但是显然可以对这些方面进行各种修改和改变而不脱离本公开的更宽范围。本文描述的许多布置和过程可以组合使用或并行实施。因此，说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的。形成本文一部分的附图以说明而非限制的方式示出了可以实践本主题的具体方面。所图示的方面被足够详细地描述以使本领域技术人员能够实践本文所公开的教导。可以利用其他方面并从中导出其他方面，使得可以进行结构和逻辑替换和改变而不脱离本公开的范围。因此，该详细描述不应被理解为限制性的，并且各个方面的范围仅由所附权利要求以及这些权利要求所享有的等同物的全部范围来限定。

本发明主题的这些方面可以在本文中单独地和/或共同地引用，仅仅是为了方便，并且如果实际上公开了多于一个方面或发明构思，则无意将本申请的范围限制于任何单个方面或发明构思。

虽然本文已经示出并描述了本公开的优选实施例，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，仅通过示例的方式提供了这样的实施例。实施例并不旨在受到说明书内提供的具体示例的限制。尽管已经参考前述说明书描述了本公开的实施例，但是本文的实施例的描述和图示并不意味着被解释为限制意义。在不背离本公开的概念的情况下，本领域技术人员现在将想到许多变化、改变和替换。此外，应当理解，各个实施例的所有方面不限于本文阐述的具体描述、配置或相对比例，其取决于各种条件和变量。应当理解，可以采用本文描述的实施例的各种替代方案。因此预期本公开还涵盖任何这样的替代、修改、变化或等同物。

示例

下面提供本文公开的技术的说明性示例。本技术的实施例可以包括下面描述的示例中的任意一个或多个示例以及它们的任意组合。

示例1包括一种装置，包括一个或多个处理器，用于：确定与具有第一声阻抗Z1的第一介质相邻的像素的换能器阵列内的一个或多个像素的当前像素性能数据集，所述换能器阵列在成像设备内，所述当前像素性能数据集是相对于具有大于Z1的第二声阻抗Z2的第二介质从所述一个或多个像素的当前像素性能接收周期获得的；执行所述当前像素性能数据集与所述一个或多个像素的基线像素性能数据集的比较，所述基线像素性能数据集是相对于所述第二介质从所述一个或多个像素的基线像素性能接收周期获得的，其中所述当前像素性能接收周期和所述基线像素性能接收周期的实现被执行，而无需所述第二介质相对于所述成像设备对准；以及基于所述比较，确定所述一个或多个像素中的一个或多个缺陷像素的缺陷像素数据集。

示例2包括示例1的主题，其中，所述一个或多个处理器包括控制电路，用于对所述一个或多个像素执行所述基线像素性能接收周期和所述当前像素性能接收周期以分别获得所述基线像素性能数据集和所述当前像素性能数据集。

示例3包括示例1的主题，其中，所述第二介质包括气态介质。

示例4包括示例3的主题，其中，所述第二介质包括空气。

示例5包括示例1的主题，其中，所述一个或多个处理器用于使得基于所述缺陷像素数据集来选择所述换能器阵列的发射信道和接收信道以用于激活或去激活中的至少一者。

示例6包括示例5的主题，其中，所述一个或多个处理器包括控制电路，用于基于所述缺陷像素数据集来选择所述换能器阵列的发射信道和接收信道以被选择用于激活或去激活中的至少一者。

示例7包括示例1的主题，其中，所述一个或多个处理器还用于：基于所述缺陷像素数据集，基于以下项来确定所述成像设备的使用可行性：关于所述成像设备是否能够在至少一个成像模式中工作的确定。

示例8包括示例7的主题，其中，所述一个或多个处理器用于基于以下项中的至少一者来确定所述使用可行性：高于第一预定数值阈值的数量的一个或多个像素是否能够在所述至少一个成像模式中使用；或者所述换能器阵列内的预定位置处的所述一个或多个缺陷像素的数量是否低于第二预定数值阈值。

示例9包括示例1的主题，其中，所述一个或多个处理器用于选择实施帧重建算法以基于所述缺陷像素数据集重建与由所述成像设备成像的目标的图像相对应的帧。

示例10包括示例1-9中任一项的主题，其中，所述缺陷像素数据集包括关于以下项中的至少一者的信息：与所述一个或多个缺陷像素中的每一个或群组相对应的缺陷的类型；所述一个或多个缺陷像素的位置，其中所述位置包括所述一个或多个缺陷像素中的每一个的地址或者所述一个或多个缺陷像素的群组的地址范围；或者通过相应的像素标识(ID)来识别所述一个或多个缺陷像素。

示例11包括示例10的主题，其中，所述缺陷像素数据集包括与在所述当前像素性能接收周期的实现期间所述成像设备的使用参数有关的信息，所述使用参数包括以下项中的至少一者：所述换能器阵列的一个或多个部分的温度，或者所述换能器阵列的动量变化。

示例12包括示例10的主题，其中，所述当前像素性能数据集和所述基线像素性能数据集对应于各自的波形，并且其中所述一个或多个处理器用于通过以下操作来执行所述比较：比较当前像素性能数据集图案和基线像素性能数据集图案之间的各自的幅度、衰荡特性、相位或衰荡图案中的至少一者。

示例13包括示例12的主题，其中，所述缺陷的类型对应于所述第一介质、所述第二介质、或者所述一个或多个像素中的至少一者，并且包括以下项中的至少一者：所述第一介质或所述第二介质的分层、所述第一介质或所述第二介质中的气泡、所述第一介质或所述第二介质中的碎片、在所述一个或多个像素中的至少一个之下的底部填充、或者所述一个或多个像素中的至少一个的故障。

示例14包括示例13的主题，其中，所述一个或多个处理器用于：响应于确定与基线像素性能数据集的幅度和衰荡波形相比所述当前像素性能数据集具有更大的幅度和更长的衰荡波形，检测所述第一介质的分层。

示例15包括示例13的主题，其中，所述一个或多个处理器用于：响应于确定与所述基线像素性能数据集的幅度、衰荡图案和相位相比所述当前像素性能数据集中具有减小的幅度、变化的衰荡图案和相移，检测所述第一介质中的气泡。

示例16包括示例13的主题，其中，所述一个或多个处理器用于响应于以下操作来检测所述一个或多个像素中的像素的像素故障：确定与所述基线像素性能数据集的行为相比，针对当前像素性能数据集，耦合到所述像素的接收信道的电信号在时域中呈现上升和衰减，但没有来自所述像素的声学信号。

示例17包括示例13的主题，其中，所述一个或多个处理器用于：响应于确定当前像素性能数据集，检测相对于所述一个或多个像素中的像素的底部填充问题，其中所述当前像素性能数据集类似于针对所述像素的基线像素性能数据集的配置、但与所述基线像素性能数据集的幅度和衰荡特性相比具有减小的幅度并且衰荡特性改变。

示例18包括示例1的主题，其中，所述一个或多个处理器用于基于所述缺陷像素数据集来确定所述第一介质的配置。

示例19包括示例1-9中任一项的主题，其中，所述一个或多个处理器用于使得将所述缺陷像素数据集经由有线或无线通信路径传送至所述成像设备的用户。

示例20包括示例19的主题，其中，所述传送包括向所述用户引起关于所述缺陷像素数据集的信息的语音指示或视觉指示中的至少一者。

示例21包括示例19的主题，其中，所述传送包括使得基于所述缺陷像素数据集向所述用户传送推荐的后续步骤，所述推荐的后续步骤包括以下项中的至少一者：自修复、工厂修复、现场修复或所述成像设备的不可行性。

示例22包括示例1-9中任一项的主题，其中，所述一个或多个处理器用于使得将所述缺陷像素数据集经由有线或无线通信路径传送到远程设备，以使得所述远程设备将所述缺陷像素数据集与来自其他成像设备的其他缺陷像素数据集聚合。

示例23包括示例1-9中任一项的主题，其中，所述一个或多个处理器用于响应于以下项中的至少一者而使得生成所述当前像素性能数据集：确定所述成像设备已经经历了快速惯性变化；或者确定所述成像设备或其任何部分已经超过一个或多个预定操作温度阈值。

示例24包括一种方法，包括：确定与具有第一声阻抗Z1的第一介质相邻的像素的换能器阵列内的一个或多个像素的当前像素性能数据集，所述换能器阵列在成像设备内，所述当前像素性能数据集是相对于具有大于Z1的第二声阻抗Z2的第二介质从所述一个或多个像素的当前像素性能接收周期获得的；执行所述当前像素性能数据集与所述一个或多个像素的基线像素性能数据集的比较，所述基线像素性能数据集是相对于所述第二介质从所述一个或多个像素的基线像素性能接收周期获得的，其中所述当前像素性能接收周期和所述基线像素性能接收周期的实现被执行，而无需所述第二介质相对于所述成像设备对准；以及基于所述比较，确定所述一个或多个像素中的一个或多个缺陷像素的缺陷像素数据集。

示例25包括示例24的主题，还包括对所述一个或多个像素执行所述基线像素性能接收周期和所述当前像素性能接收周期以分别获得所述基线像素性能数据集和所述当前像素性能数据集。

示例26包括示例24的主题，其中，所述第二介质包括气态介质。

示例27包括示例26的主题，其中，所述第二介质包括空气。

示例28包括示例24的主题，还包括使得基于所述缺陷像素数据集来选择所述换能器阵列的发射信道和接收信道以用于激活或去激活中的至少一者。

示例29包括示例28的主题，还包括基于所述缺陷像素数据集来选择所述换能器阵列的发射信道和接收信道以被选择用于激活或去激活中的至少一者。

示例30包括示例24的主题，还包括基于所述缺陷像素数据集，基于以下项来确定所述成像设备的使用可行性：关于所述成像设备是否能够在至少一个成像模式中工作的确定。

示例31包括示例30的主题，还包括基于以下项中的至少一者来确定所述使用可行性：高于第一预定数值阈值的数量的一个或多个像素是否能够在所述至少一个成像模式中使用；或者所述换能器阵列内的预定位置处的所述一个或多个缺陷像素的数量是否低于第二预定数值阈值。

示例32包括示例24的主题，还包括选择实施帧重建算法以基于所述缺陷像素数据集重建与由所述成像设备成像的目标的图像相对应的帧。

示例33包括示例24的主题，其中，所述缺陷像素数据集包括关于以下项中的至少一者的信息：与所述一个或多个缺陷像素中的每一个或群组相对应的缺陷的类型；所述一个或多个缺陷像素的位置，其中所述位置包括所述一个或多个缺陷像素中的每一个的地址或者所述一个或多个缺陷像素的群组的地址范围；或者通过相应的像素标识(ID)来识别所述一个或多个缺陷像素。

示例34包括示例33的主题，其中，所述缺陷像素数据集包括与在所述当前像素性能接收周期的实现期间所述成像设备的使用参数有关的信息，所述使用参数包括以下项中的至少一者：所述换能器阵列的一个或多个部分的温度，或者所述换能器阵列的动量变化。

示例35包括示例33的主题，其中，所述当前像素性能数据集和所述基线像素性能数据集对应于各自的波形，并且还包括通过以下操作来执行所述比较：比较当前像素性能数据集图案和基线像素性能数据集图案之间的各自的幅度、衰荡特性、相位或衰荡图案中的至少一者。

示例36包括示例35的主题，其中，所述缺陷的类型对应于所述第一介质、所述第二介质、或者所述一个或多个像素中的至少一者，并且包括以下项中的至少一者：所述第一介质或所述第二介质的分层、所述第一介质或所述第二介质中的气泡、所述第一介质或所述第二介质中的碎片、在所述一个或多个像素中的至少一个之下的底部填充、或者所述一个或多个像素中的至少一个的故障。

示例37包括示例36的主题，还包括：响应于确定与基线像素性能数据集的幅度和衰荡波形相比所述当前像素性能数据集具有更大的幅度和更长的衰荡波形，检测所述第一介质的分层。

示例38包括示例36的主题，还包括：响应于确定与所述基线像素性能数据集的幅度、衰荡图案和相位相比所述当前像素性能数据集中具有减小的幅度、变化的衰荡图案和相移，检测所述第一介质中的气泡。

示例39包括示例36的主题，还包括响应于以下操作来检测所述一个或多个像素中的像素的像素故障：确定与所述基线像素性能数据集的行为相比，针对当前像素性能数据集，耦合到所述像素的接收信道的电信号在时域中呈现上升和衰减，但没有来自所述像素的声学信号。

示例40包括示例36的主题，还包括：响应于确定当前像素性能数据集，检测相对于所述一个或多个像素中的像素的底部填充问题，其中所述当前像素性能数据集类似于针对所述像素的基线像素性能数据集的配置、但与所述基线像素性能数据集的幅度和衰荡特性相比具有减小的幅度并且衰荡特性改变。

示例41包括示例24的主题，还包括基于所述缺陷像素数据集来确定所述第一介质的配置。

示例42包括示例24的主题，还包括使得将所述缺陷像素数据集经由有线或无线通信路径传送至所述成像设备的用户。

示例43包括示例42的主题，其中，所述传送包括向所述用户引起关于所述缺陷像素数据集的信息的语音指示或视觉指示中的至少一者。

示例44包括示例42的主题，其中，所述传送包括使得基于所述缺陷像素数据集向所述用户传送推荐的后续步骤，所述推荐的后续步骤包括以下项中的至少一者：自修复、工厂修复、现场修复或所述成像设备的不可行性。

示例45包括示例24的主题，还包括：使得将所述缺陷像素数据集经由有线或无线通信路径传送到远程设备，以使得所述远程设备将所述缺陷像素数据集与来自其他成像设备的其他缺陷像素数据集聚合。

示例46包括示例24的主题，还包括：响应于以下项中的至少一者而使得生成所述当前像素性能数据集：确定所述成像设备已经经历了快速惯性变化；或者确定所述成像设备或其任何部分已经超过一个或多个预定操作温度阈值。

示例47包括一种设备，包括用于执行示例24-46中任一项所述的方法的装置。

示例48包括一种或多种计算机可读介质，其包括存储在其上的多个指令，所述指令在被执行时，使得一个或多个处理器执行示例24-46中任一项所述的方法。

示例49包括一种成像设备，包括示例1-45中任一项所述的装置，所述成像设备包括所述换能器阵列。

示例50包括示例49的成像设备，还包括外壳，所述装置设置在所述外壳中。

示例51包括示例50的成像设备，还包括显示器。

示例52包括一种包括一个或多个有形计算机可读非暂态存储介质的产品，所述一个或多个有形计算机可读非暂态存储介质包括计算机可执行指令，所述指令在由至少一个计算机处理器执行时，可操作以使得所述至少一个处理器能够执行示例24-46中任一项所述的方法。