基元控制的方式优化自聚焦换能器聚焦声场的研究

根据HY2900聚焦超声治疗系统聚焦换能器采用6基元自聚焦方式的特点,通过对6基元聚焦换能器排序及数量的控制,达到了避让特定部位的目的。采用亥姆霍兹-基尔霍夫积分计算并用HY2900声场测量软件测量换能器在脱气水中声场的分布。对6基元换能器排序进行定义,结合水听器控制基元数及排序。在对换能器基元全驱动,关闭1、6基元,关闭1、2、6基元,关闭1、3、5基元的四种状况下测量聚焦换能器途径声场及焦平面声场分布。研究发现焦点上10 mm声场分布平面直接反映换能器基元数及随排序的改变换能器聚焦声途径的变化,可通过对换能器基元排序及数量的控制,优化其途径声场分布。     

B超图像的计算机实时成像研究

早在50年代前期，超声就被研究并作为医学上的一种诊断工具。随着超声诊断技术的发展，超声医学诊断成为一门专门的医学诊断技术，并形成一个独立的分支。B超图像是由医学B型超声扫描仪(Ultrasound—B-mode Scanner)采用脉冲回波法对被测物体进行扫描，通过对所得的回波数据重建而形成的一类医学图像，它的主要成像原理是运用超声在人体组织中传播特性(速度、反射率、吸收率等)的不同，将其转化为一定的可显信号，在显示器上反映出来。文章对该类图像在计算机上重建的算法进行了研究，对各种算法分析、比较，最后提出比较合理的适应于计算机上实时重建B超图像的算法。     

仿体中超声空化效应的B超图像处理

0引言使用高强度聚焦超声(HIFU)照射组织,将产生声空化现象。在声空化过程中,声场能量于空化气泡内高度集中,当能量积累到一定阈值后,空化气泡瞬间崩溃。在气泡崩溃的瞬间能量会释放出来,形成局部的高温、高压、强冲击波等极端物理现象[1]。这将使周围的组织细胞遭到损伤。因此,对HIFU空化的监控显得尤其重要[2]。本文主要研究不同脉冲宽度的高强度聚焦超声(HIFU)在体外仿体中引起的空化气泡群面积随时间的变化。从而实现对HIFU空化的实时监控。     

超声相控阵全聚焦无损检测技术概述

超声相控阵全聚焦成像技术基于接收信号后处理的思想,对检测回波数据进行离线分析成像,是超声检测领域里的一项新技术。因其成像分辨率高、覆盖面广、对小缺陷灵敏度高等优势,在航空航天、高铁、石油管道、核电站等工业领域已有初步应用。文章介绍了全聚焦成像技术的检测原理及优缺点,介绍了其国内外发展历程,总结了研究热点及发展趋势。     

超声相控阵全聚焦成像算法比较分析

先进的成像算法推动了超声相控阵技术的发展,全聚焦方法(Total Focusing Method,TFM)是一种基于全矩阵捕获的虚拟聚焦后处理及缺陷图像重构算法.文章基于一维线阵相控阵纵波探头全矩阵数据模式,利用Matlab软件结合Field Ⅱ自带开源函数包编写了算法程序,比较了TFM和1/2矩阵方法成像效果并对缺陷...     

凸形弧线旋转曲面声透镜研究

通过对凸形弧线旋转曲面声透镜在不同面形参数下的声场的数值计算,研究了透镜面形参数与其声场分布特特间的关系,证实透镜面形参数对声场分布有明显影响,根据在声场中尽可能长的距离范围内,获得声束宽度较小,旁瓣水平适中的声束的要求,提出了透镜的优化面形参数,结果得到实验验证。     

线阵相控换能器阵列参数对聚焦性能的影响分析

针对超声相控阵检测中广泛使用的一维线阵换能器,通过建立其声场数学模型和引入指向性函数,仿真分析了阵列参数对声束聚焦性能的影响,提出了改善换能器声场性能的措施。最后对优化参数的阵列换能器声场进行实验测试,测试结果表明其具有良好的声束聚焦性能,为超声相控阵缺陷检测中换能器的选择提供了参考。     

柔性相控阵动态聚焦理论与仿真

曲面构件被广泛应用在各个领域的关键部位,一旦出现质量问题将造成不可估量的后果,为确保曲面构件在服役期间安全可靠,对其定期进行无损检测尤为重要。因超声相控阵技术检测灵敏度高、速度快,适用于曲面构件的快速检测,特别是柔性相控阵换能器的成功研制满足了复杂曲面构件的检测需求,但目前仍缺乏相应的理论支撑。因此,提出了复杂曲面柔性相控阵动态聚焦理论,并建立有限元声场时域仿真模型。结果表明,基于所提出的聚焦理论,采用柔性相控阵换能器可解决复杂曲面构件内部微小缺陷检测难题,为柔性相控阵换能器参数设计提供了理论依据,推动了柔性相控阵换能器的应用与发展。     

医用线列阵声场计算方法

用指向性函数分别描述了医用线列阵单频波和宽带波声场。讨论了应用电子聚焦处理、幅度加权变迹处理和孔径变迹处理的方法来改善波束特性；论述了在实际中应用较多的宽带波声场的计算。通过分析表明，宽带波持续时间愈长，宽带波声场就愈接近于单频波声场。     

超声针灸相控阵声场及控制模式研究

超声“针灸”是利用二维相控阵实现声能在皮下不同深度的聚焦,刺激特定穴位,从而模拟传统针灸手法的治疗技术。对设计的超声针灸相控阵在不同聚焦深度下的垂直聚焦声场和偏转声场进行仿真,并对焦域进行统计分析,明确了所设计的相控阵探头延时聚焦声场可以满足超声“针灸”的“针形”声场要求。基于声场仿真,还对超声“针灸”声场控制模式进行了仿真研究,研究结果表明:控制超声相控阵聚焦声场聚焦位置的上下移动以及偏转聚焦,可以模拟传统针灸的提、插以及进针角度的变化,为超声“针灸”进一步模拟传统针灸手法提供了理论依据。     

应用于传声器阵列定位校准的空间点声源声场拟合方法

介绍了一种用于传声器阵列声源定位精度校准的空间点声源声场模拟方法,并基于该方法设计了一套空间点声源模拟系统,完成了一个传声器阵列的定位位置精度校准。文章采用多通道点声源空间声场合成算法模拟了一个位于自由场空间的点声源,根据传声器阵列中每一个传声器的空间位置坐标,计算出传感器所处位置声场的动态声信号。通过耦合腔标准声源将对应的多通道电压信号输入被校准阵列系统,完成点声源的模拟。然后,该阵列运用波束形成算法进行声源定位,得出点声源的位置,并与模拟点声源的位置进行比对,实现对阵列定位准确性的校准。     

阵列形式和界面条件对相位共轭阵列聚焦特性的影响

相位共轭阵列可以基于声压测量或质点速度测量使用单极子源或偶极子源在近场或非近场来进行时间反转,海面和海底等反射界面对相位共轭阵列的聚焦特性有影响。采用有限阵元平面阵列使用数值方法研究了5种不同相位共轭阵列的聚焦特性。结果表明：只有在测量距离小于1/5波长,基于声压梯度测量并使用偶极子源的相位共轭阵列才能突破声波衍射极限分辨率。还研究了界面条件对相位共轭阵列聚焦特性的影响,结果表明：界面反射条件对聚焦分辨率影响不大,只是增大了聚焦的强度,界面反射系数的绝对值越大,相位共轭声场的声压幅值越大;当阵列测量距离在声源的近场时,界面对阵列聚焦特性的影响非常小;当阵列测量距离较近时,刚性界面对声压幅值的影响大于自由界面的影响,但自由界面的影响随着阵列与声源距离的增大而增大,当测量距离较远时,自由界面的影响已远大于刚性界面的影响;随着界面与阵列和声源的距离的增大,界面对聚焦特性的影响越来越小。     

基于水平分置线性双阵列的超声全聚焦成像方法在粗晶材料检测中的应用

针对粗晶材料超声检测信噪比低的问题,提出了一种水平分置线性双阵列超声成像方法。将两个线阵超声换能器沿直线水平分置在待检区域表面两侧,用收发分离的信号采集模式,一侧激发,另一侧记录各通道数据,进行聚焦成像。相比单阵列和同位置双线阵检测,文中的方法有效地减少了背向散射信号对缺陷信号的干扰,提高了成像信噪比。在粗晶铜质试块上的成像实验结果表明,当缺陷距离阵列较近时,文中的方法优于单阵列和同位置双线阵方法,成像信噪比提高约5～10 dB;当缺陷距离阵列较远时,单阵列模式和同位置双线阵检测方法失效,但文中的方法依然可以识别缺陷。文中的研究为粗晶材料的超声检测提供了一种可行的方案。