基于离散随机介质平均散射声功率的无损测温方法

生物组织中超声散射回波的平均功率与其温度有关．该理论包含：（１）生物组织近似为离散随机介质．（２）离散随机介质的平均散射功率与组织的衰减系数α和声速Ｃ有关。对于似水生物组织（如：猪肝）,当温度升高时,衰减系数的减小使平均散射声功率增加,但其影响大小与时间窗△ｔ有关,而声速的增大则使平均散射声功率减小。实验结果表明：生物组织的平均散射声功率随温度变化趋势明显,该结果提供一种肿瘤热疗无损伤检测温度的新方法。     

基于变分模态分解与多尺度排列熵的生物组织变性识别

根据高强度聚焦超声(HIFU)治疗中超声散射回波信号的特点,本文利用变分模态分解(VMD)与多尺度排列熵(MPE)对生物组织变性识别进行了研究.首先对生物组织中的超声散射回波信号进行变分模态分解,根据各阶模态的功率谱信息熵值分离出噪声分量和有用分量;对分离出的有用信号进行重构并提取其多尺度排列熵;然后通过Gustafson-Kessel (GK)模糊聚类确定聚类中心,采用欧氏贴近度与择近原则对生物组织进行变性识别.将所提方法应用于HIFU治疗中超声散射回波信号实验数据,用遗传算法对多尺度排列熵的参数优化后,对293例未变性组织和变性组织的超声散射回波信号数据进行了多尺度排列熵分析,发现变性组织的超声散射回波信号的多尺度排列熵值要高于未变性组织;多尺度排列熵可以较好地识别生物组织是否变性.相对于EMD-MPE-GK模糊聚类以及VMD-小波熵(WE)-GK模糊聚类变性识别方法,本文所提方法中变性与未变性组织特征交叠区域数据点更少,聚类效果和分类性能更好;本实验环境下生物组织变性识别结果表明,该方法的识别率更高,高达93.81%.     

基于宽频带温度脉动仪的大气温度起伏谱测量

常用温度脉动仪测量湍流的频谱, 频谱范围多在20Hz以下, 无法呈现大气温度起伏的高频特征。介绍一种宽频带低噪声温度脉动仪的设计方法, 研制出相应的仪器, 并进行了真实大气温度起伏测量实验。结果表明, 大气温度起伏具有丰富的高频信息, 温度起伏功率谱在更宽的频率范围内存在幂率不变性, 部分温度谱在高频部分出现拐点, 以更陡的幂率下降, 湍流谱的形状以及拐点出现的位置和湍流强度有一定的关系。拓宽了温度起伏功率谱的研究范围, 为光波传输的理论研究和技术应用提供了高频湍流谱信息, 为非Kolmogorov湍流研究提供了测量手段。     

光束在强湍流区中传播的到达角起伏

 基于修正Rytov理论，导出了适用于强湍流区的无限平面波和球面波的到达角起伏方差表达式及其功率谱表达式，分析了散射盘对到达角起伏的影响。研究结果表明：导出的方差表达式在弱湍流区也适用，随着Rytov方差的增加到达角起伏趋于饱和；高频功率谱的下降速度随着散射盘尺度的增加而增加。     

基频估计算法研究平均骨小梁间距

超声背散射信号能提供松质骨微结构信息从而能有效的诊断骨质疏松,而平均骨小梁间距(MTBS)是表征松质骨微结构的重要参数之一.本文提出了一种基频估计的MTBS估计算法,对仿真信号和离体牛胫骨松质骨中的超声背散射信号分别进行分析处理,并和现有的两种算法(简易反向滤波跟踪(SIFT)算法和AR倒谱法)进行比较.实验结果表明基频估计算法对噪卢和随机散射回波有更好的鲁棒性,在信噪比较低和随机散射回波幅度较大时估计值更加精确,且有很好的方差性能.充分说明了本文算法是一种有效的MTBS估计算法.     

超声无损检测和无损评价的一种新方法研究

本文基于对超声后向散射回波信号的希尔伯特变换提出了无损检测和无损评价的一种新方法.利用这种方法,除了得到回波信号的振幅信息外还要得到相位变化信息,即瞬时频率.本文从理论到实际讨论了瞬时频率和材料特性之间的明确的定量关系,利用瞬时频率的分布和它在被测范围内的平均值,可以表征材料特性和缺陷性质.文中给出了模拟计算结果以及对粗晶材料、复合材料粘接强度、平底孔缺陷的实验结果,证明此方法切实可行,有应用前景.     

二维超声应变重建的有限元仿真与组织实验

近几年来,利用超声散射回波测量生物组织弹性系数的超声应变成象方法得到了很大的发展。本文建立了基于有限元分析的二维软组织超声散射模型,并通过这一模型获得了组织在压缩前后的仿真超声散射回波。对模型组织超声散射回波的应变重建实验结果表明,组织在压缩过程中垂直于压缩方向的形变会引入重建应变误差,采用中心部位的扫描线,减小压缩比能减小该误差,提高应变图象的质量。组织实验的结果表明,有限元散射模型能模拟实际组织应变成象的情况,为组织实验提供参考。     

海洋赤潮温度盐度双参数检测技术研究

针对海洋赤潮的实时监测和预报,提出了一种通过检测海水中布里渊散射回波信号,获取海洋赤潮水体温度和盐度分布信息的双参数检测技术。通过分析布里渊散射理论,建立基于机载蓝绿激光雷达的布里渊散射信号频移量和布里渊散射信号能量与海水温度和盐度的关系模型。通过仿真计算,可由海水中的蓝绿激光布里渊散射回波信号的频移量和能量,分别得出海表及海水50 m深度以内温度和盐度的分布情况,从而可以实现海水温度和盐度的双参数实时获取,为实时判断海洋赤潮的消长过程提供理论依据。     

超声换能器温度压力特性及回波谱校正

文章根据超声换能器的梅森等效模型，对换能器传输函数的温度、压力特性进行了数值模拟和实验分析．理论和实验研究结果表明超声换能器传输特性会随温度压力的变化发生改变．为此，本文提出了一种消除换能器温度压力特性影响的回波幅度谱校正方法，并进行了理论计算和实验验证。结果表明该方法具有良好的有效性和实用性。     

相干式CO2激光成像雷达光学系统

根据目标粗糙表面散射回波统计理论和随机相位匹配规则分析了相干激光雷达光学天线参数确定和本振光设计方法,研制了一套扫描激光雷达光学天线系统,并应用于单管线性调频脉冲压缩激光雷达接收到了７．８ｋｍ房屋的散射回波信号,信噪比较好,激光功率约为５Ｗ。