高强度聚焦超声二维相控阵列的声场控制模式研究

研究了高强度聚焦超声热疗场的声场模式,并给出了二维相控阵列的声场模式控制算法。单焦点扫描声场模式在治疗中等偏大的肿瘤时容易引起非线性效应;采用基于伪逆矩阵的声场合成算法,直接形成了多焦点的控制模式,为焦域控制提供了新的思路。利用声场快速算法对30×30二维面阵的单焦点扫描声场模式和多焦点直接合成声场模式进行计算机仿真,仿真结果表明多焦点模式大大降低了焦点处的声强;而且基于此模式,采用加权优化算法对激励向量进行优化从而提高了阵列的激励效率,采用改进的特征向量优化算法优化了多焦点热疗模式的声场增益,增加了能量在目标体积的沉积,同时消除不期望的潜在热点,为超声热疗场的模式控制提供了理论依据。  

基于遗传算法的二维随机型稀疏阵列的优化研究

为了解决二维相控阵列及与之匹配的三维超声成像系统过于复杂的问题,提出了一种基于遗传算法的随机型稀疏阵列的优化设计方法。在这种方法中,首先根据横向分辨率的要求确定参考阵列的尺寸及加权分布,然后根据对比分辨率的要求确定稀疏阵列相对于参考阵列的稀疏率,最后利用遗传算法优化确定阵元的分布形式。通过连续波理论和基于空间冲激响应的脉冲场模型对这种稀疏阵列的声学特性进行了分析,分析结果表明,优化设计的随机型稀疏阵列具有良好的特性,它与参考阵列有几乎相等的主瓣宽度,而且不产生栅瓣,虽然其旁瓣高度与参考阵列相比略有提升,但经遗传算法优化后仍能满足高质量成像的要求。  

基于时间融合的波形方式高精度超声测厚

在超声测厚过程中使用波形方式利用闸门进行测量,可以方便自由地选取测量对象,有利于 避开盲区测量;同时还可以设置闸门和峰值或边沿的测量方式,有利于减小测量误差。在测量中,特 征计算采用基于采样序列较基于显示序列精度要高,采样率越高,精度越好;在此基础上,加入多时 间序列的融合算法可以将有效采样率成倍提高,精度也得到相应的改善。  

相控阵超声二维稀疏阵列的优化设计应用研究

在相控阵超声检测中,稀疏阵列是利用较少阵元数目获得大阵列孔径的有效办法。目前一些稀疏阵列没计的方法,并没充分利用有效阵元。本文首先采用遗传算法没计二维稀疏阵列,发现遗传算法设计的稀疏阵列,一致性较差。主要原因是在没有任何限制的条件下,寻优搜索空间大,遗传算法参数往往难于控制。针对此问题,受十字形稀疏阵列和最小冗余度阵列的启发,本文将最小冗余度阵列拓展到二维稀疏阵列的设计中。计算机模拟和实验都表明,利用最小冗余度阵列和遗传算法设计的二维稀疏阵列具有很好的空间分辨率和对比度分辨率。  

超声检测中变采样问题研究

本文对超声检测中常遇到的变采样问题进行讨论，比较了两种实现方法：基于特征值的二次采样和滤波器组，并给出了二次采样算法。通过试验，对这两种方法在超声信号变采样前后时频域特性的变化做了比较分析，得出前者可以很好地保留检测中所需的特征信号，但频域特性较差；而后者有很好的频域特性，便于进行时频分析。