脑血管疾病以其高死亡率和高致残率严重威胁着人类生命健康,加之近年来病发率不断攀升并伴有年轻化趋势,脑血管疾病的早期预警与诊断成为学术界亟待解决的课题之一。经颅多普勒超声测量设备以其无辐射、无创伤、费用低且实时性良好等特点,在颅内血流动力学研究和临床检测中都得到了广泛的应用。但目前使用的传统型经颅多普勒超声测量设备存在着对超声窗和大脑血管定位困难以及难以捕捉微栓子运动轨迹等缺点。为了克服以上弊端,本文设计了一种便携式功率M模式经颅多普勒超声测量系统,它通过功率M模式成像技术(PMD)监测超声波束发射方向上全部检测深度的血流状态分布信息,能够轻松定位超声窗和血管;该系统采用双通道高速AD采样和双FIFO乒乓工作模式来确保良好的实时性和数据的连续性,并以模拟与数字相结合的方式降低了对高速采样频率的需求,减小了数据后处理运算量;此外还简化了信号复杂度,提高了系统运行效率和集成度。系统的硬件模拟电路部分实现了超声波发射与接收、回波降噪与放大、信号解调与相位调整等功能;数字电路部分以FPGA为核心进行状态机设计,产生系统各个功能模块的工作时钟和控制时序。本文以高速USB作为硬件电路和上位机之间数据和信息交互的桥梁,USB设计包括以CYPRESS微处理芯片为基础的固件程序开发和上位机应用开发,两方相互配合,将采样数据以块传输模式上行发送至上位机,而参数消息和控制命令通过控制传输方式下行发送至FPGA控制中心。软件部分采用多线程工作机制来提高系统工作效率,对采样数据进行滤波降噪处理并生成PMD图谱;采用短时傅里叶变换、对数处理和伪彩色变换计算选通深度采样信号的功率谱并生成声谱图,为临床医生提供更为详细准确的血流形态学和动力学参考依据。本系统通过硬件电路设计、USB固件驱动开发以及PC数据后处理等模块共同实现,小型便携、实时性良好,并配备有多种工作模式探头,能够满足不同的检测需求,对脑血管疾病的预防与诊断有重要作用。