合成孔径激光雷达自适应成像技术

合成孔径激光雷达成像分辨率与成像距离无关,但在相同激光发射功率的情况下,合成孔径激光雷达的成像分辨率要求与成像距离要求是相互矛盾的。为解决这一问题,从合成孔径激光雷达成像的基本原理出发,给出了合成孔径激光雷达成像的方位分辨率与发射孔径的关系以及回波信噪比方程,分析了回波信噪比与成像距离、光源平均发射功率和发射孔径之间的关系。提出了一种合成孔径激光雷达自适应成像技术,成像系统根据回波信噪比自动调整发射孔径大小使回波信噪比限制在一定范围之内,以实现对远距离目标的大孔径低精度成像以及近距离目标的小孔径高精度成像。研究结果可以为合成孔径激光雷达的设计与应用提供一定的参考。     

高分辨率合成孔径激光雷达的系统设计及算法研究的新进展

介绍了合成孔径激光雷达的基本原理和优缺点,简述了高分辨率合成孔径激光雷达的国内外研究进展。围绕成像分辨率和成像时间这两个关键指标,从系统设计和成像算法这两个角度分析了合成孔径激光雷达的发展趋势。分析表明利用参考通道的系统结构代替传统的单一通道的系统结构,可以降低激光器输出信号的非线性误差对成像分辨率的影响。在匹配参考通道的基础上,采用非匹配通道和成像算法在保证系统成像分辨率条件下,提高了合成孔径激光雷达系统的实用性。指出利用光学处理器的全光结构代替单纯依靠成像算法进行数据处理,是一种新颖的实现实时成像方法,是高分辨率合成孔径激光雷达的一个发展方向。进一步指出了在校正算法方面,有待进一步研究的问题。     

合成孔径聚焦成像算法研究

合成孔径聚焦成像技术与传统的超声成像方法相比,可以通过较低的工作频率和较小的换能器孔径获得较好的分辨率,目前已在无损检测中获得广泛应用。随着科技的进步,合成孔径聚焦算法也日益成熟。对三种常用的合成孔径聚焦算法的原理进行了分析,总结了各自特点及优势。在实际应用中,合理选择成像算法,能够有效提高成像质量。     

超声内窥合成孔径成像技术的研究

将广泛应用于雷达系统的合成孔径技术引入超声内窥成像系统,提出一种基于单换能器探头的超声内窥镜合成孔径成像方法。利用单换能器探头的旋转效应,在旋转的不同时刻与位置发射并接收超声回波,等效合成较大的超声发射孔径,以增强超声图像的信噪比与分辨率。分析了单探头合成孔径技术的原理与合成方法,并在此基础上根据超声回波的编码与线性调频特性,完成纵向与横向的脉冲压缩。最后采用中心频率为8 MHz的换能器对猪皮样本进行探测,可分辨出尺寸为0.8 mm×2 mm的目标,系统的信噪比提升了9.38 dB。     

基于编码发射与自适应波束形成的超声成像

与传统的延时叠加(DAS)波束形成的成像方法相比,Capon算法可以有效地提高医学超声成像的横向分辨率,但不能提高成像的对比度。该文提出一种新的成像方法Chirp_Capon算法,即将超声编码发射技术与Capon算法相结合,利用编码信号优异的相关特性来弥补Capon算法在对比度上的不足,从而得到了较好的成像结果。仿真结果表明相对于Capon算法,该算法不仅具有较高横向分辨率,而且可以有效提高图像的对比度和信噪比。     

一种超声合成孔径成像优化方法研究

文中提出了一种基于波达方向函数优化的超声合成孔径成像优化方法,来提高超声检测透射成像深度和抑制表面类噪声信号,并基于Field II进行仿真验证。与传统超声合成孔径成像进行比较,结果表明,该方法明显提高了成像深度,抑制了表面类噪声信号。     

合成孔径激光成像雷达中的非线性啁啾补偿

合成孔径激光成像雷达理论上可在几千千米处获得厘米量级的分辨率,在距离向和方位向分别通过对线性调频信号和相位历史的脉冲压缩得到理想的分辨率.受可调谐激光器本身性能限制,实际应用中并不能得到理想的线性调频信号,需要在成像算法中对非线性啁啾引起的相位误差进行补偿.通过介绍近年来国外的合成孔径激光成像雷达实验,重点分析了非线性啁啾的补偿方法,对比和讨论了已有方案,最后对非线性啁啾补偿方法进行了总结和展望.     

基于合成孔径技术的轮对探伤成像算法研究

为了提高轮对超声探伤成像的信噪比(SNR)和缺陷的检出率,针对轮对超声探伤的方法和特点,提出了将轮对探伤结果B扫描图像与合成孔径聚焦技术(SAFT)相结合的图像处理技术。通过建立SAFT算法的数学模型,设计了SAFT算法处理软件,并以内部含有缺陷的China Railway High-speed(CRH)型车轮轮对为检测对象,进行了轮对探伤实验,实现并优化了基于SAFT算法的轮对超声探伤图像重建,验证了该技术的可行性和准确性。最后进行了SNR的定量数值计算和比较,结果表明,该技术能有效提高轮对超声探伤成像的SNR和分辨率,可提供更准确详实的缺陷信息,提高探伤系统检出率,从而有效保障车轮的安全运行。     

基于改进DPC方法的合成孔径声纳运动补偿研究

合成孔径声纳(Synthetic Aperture Sonar,SAS)成像的难点之一在于声纳基阵载体的不稳定运动影响了合成孔径上水听器接收信号的相干性,其结果将导致图像的畸变和图像分辨率降低。本文在分析基本偏移相位中心(Displaced Phase Centers,DPC)方法的基础上,提出了一种在没有冗余的相位中心而数据在空间的相关性较强时适用的DPC算法。改进的DPC算法能够有效地估计并补偿声纳基阵的侧摆(sway)和偏航角(yaw)导致的运动误差。通过仿真和实验数据验证了算法的有效性。     

一种单脉冲雷达多通道解卷积前视成像方法

合成孔径(SAR)技术能有效提高雷达的方位分辨率,但当雷达航迹与波束重合时方位分辨率会迅速下降,形成盲区。为解决前视成像问题,本文引入了多通道解卷积技术,以单脉冲雷达为背景,研究了解卷积后的成像信噪比和方位分辨率,认为对天线方向图截断后的形状也是影响信噪比的主要原因之一。在此基础上进行的前视成像仿真结果表明:这种方法相对实孔径成像可有效改善方位分辨率一个数量级以上,同时信噪比损失相对不考虑天线方向图截断形状明显减小。     

肝癌患者血清瘦素表达及其临床意义

目的探讨肝癌患者血清瘦素（Leptin）的变化及其意义。方法研究分肝癌组（104例）、肝癌术后组（86例）及正常对照组（100例），采用全自动生化分析仪检测各组血清中总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、碱性磷酸酶（ALP）及总胆红素（STB）等生化指标并用放射免疫法检测Leptin及甲胎蛋白（AFP）。结果与正常对照组相比，肝癌组血清TG、TC、ALP、STB、Leptin、AFP及肝癌术后组TG、Leptin、AFP含量均显著升高（P〈0．05），同时与肝癌组相比，肝癌术后组Leptin、AFP含量明显降低（P〈O．05），TC、TG、ALP、STB含量无明显改变。Leptin与TC、TG呈正相关，而与AFP、ALP、STB无相关性。结论Leptin参与肝癌的发生发展，其作用机制可能与促进肝癌组织新生血管形成有关。     

耦合型光纤超声传感器实验研究

提出了一种用于超声信号测量的耦合型光纤超声传感器并讨论了其工作原理.采用耦合型光纤超声传感器、光电转换控制电路和高分辨率的信号处理软件组建了超声信号检测系统.通过对150 kHz的连续超声信号、脉冲超声信号的测量试验,对耦合型光纤超声传感器的性能进行了检验,实验结果与压电超声传感器的测量结果相吻合,同时研究了光纤超声传感器对不同方向信号的响应特性.实验证明,耦合型光纤超声传感器适用于超声信号的测量.     

相移迁移法在激光超声合成孔径聚焦技术中的应用

通过分析脉冲源激光辐照于工件表面激发的多模式、宽带超声体波信号并结合合成孔径聚焦技术(SAFT),实现了对工件内部微小缺陷的检测、定位和成像。首先基于有限元仿真模拟了激光激发超声波在含缺陷样品中的传播过程,编写了基于相移迁移法(PSM)的SAFT成像算法,然后在实验中使用激光在含缺陷样品表面激发超声波,使用激光测振仪探测超声波,并基于已有算法和探测结果对样品内缺陷进行了检测和定位,以验证算法的正确性。有限元仿真以及实验结果均表明,将激光超声技术与频域SAFT-PSM结合,能够有效地对微小缺陷进行检测和定位,且其图像重构速度快于时域SAFT,可为激光超声无损检测提供更快速的实时技术方案。     

基于FPGA的超声相控阵发射系统设计

为使水声成像系统小型化,首创性地提出了将相控阵技术和水下超声成像技术结合在一起,设计了一种基于FPGA的超声相控阵发射系统。对相控聚焦的发射原理进行了分析,利用FPGA的内部逻辑资源和丰富的I/O引脚实现了六通道超声相控阵发射,为有效激励压电换能器设计了信号调理电路对激励信号进行D/A转换及放大。通过实验测试表明,该系统可以实现超声信号的相控发射,相控延时精度达到2.5ns,发射信号稳定,系统集成度高,为水下超声成像提供了一种新的途径,具有较强的应用价值。     

超声无损检测成像技术

超声无损检测成像技术在现代工业的很多领域中都有很重要的用途,具有非常广阔的发展前景。对扫描超声成像、超声波显像、超声全息、ALOK法成像、相控阵法、超声显微镜、SAFT成像、TOFD成像、超声CT成像的发展、原理、特点和应用做了分析,可以更好地指导实际应用,并指出了超声无损检测成像技术的发展方向。     

Analytical comparison of sensor signal processing enhancements forNDT synthetic aperture ultrasonic imaging

The results of a detailed analytical study of the effects of sensor processing techniques on clutter suppression and image enhancement for nondestructive testing (NDT) systems are presented. A relatively simple beamforming/diffraction model is developed for near-field, wideband, synthetic aperture ultrasonic imaging in NDT systems. The physical model is used to quantitatively evaluate a variety of front-end sensor signal processing tradeoffs for the enhanced detection and sizing of defects. It is shown using statistical microscopic scattering calculations that a combination of increased spatial sampling and rectangular windowing can increase the signal-to-clutter ratio by ~10 dB while maintaining crack size resolutions well below future projected specifications. The sensor signal processing image enhancements are demonstrated by the construction of simulated strip-map SAFT (synthetic aperture focusing technique) images of metallic crack defects in the presence of large numbers of randomly distributed clutter (simulated grain boundary) scatterers.     

基于DSP的超声波明渠液位测量系统

基于超声波测距的基本原理,设计并实现了一种基于DSP芯片的超声波明渠液位测量系统,改进了目前超声波明渠液位测量精度偏低的问题。采用了一种高效的超声波发射和回波信号采集电路,利用TMS320C5509A DSP芯片为系统核心,通过数字信号处理的方法提高了回波信号的信噪比。利用声速修正提高了测量的精度。经实验验证,系统量程为0.4~10 m,测量误差小于5 mm,满足了明渠液位测量的实际需要。     

基于ARM和CPLD的无线风速仪设计

分析了在平面三角形阵列中利用超声波时差法测量风速风向的基本原理,设计了基于ARM和CPLD微处理器的无线风速仪。给出了以LPC1768和EPM240T100C5芯片为核心的超声波无线风速仪的设计实现方法。重点阐述了超声波驱动电路、信号调理电路、无线收发模块以及系统软件的设计。实验结果表明,该系统可以精确测量风速与风向,且工作可靠稳定。     

基于不对称高斯调制模型的超声回波参数估计

该文将用于连续函数优化的蚁群算法成功应用到超声回波参数估计中,根据不对称高斯调制模型,给出了用于超声回波估计的蚁群算法的基本原理和参数估计步骤.通过数值仿真,对不同信噪比条件下超声回波参数进行了估计.仿真结果表明,该方法不依赖于初始值的选取,可在较大范围内搜索,得到全局最优解,且估计出的超声回波参数具有较高的精度.