多元有机混合液声速特性与非线性声参量B/A的数值计算

根据Jacobson的液体分子自由程理论和液体声速与分子自由程的关系,推导出多元有机混合液声速的温度系数、压力系数和非线性声参量B/A的计算公式,并根据组成多元有机混合液各组分特性参量(密度、自由程、非线性声参量B/A、等压膨胀系数、等温压缩系数等),利用给出的公式对声速的温度系数、压力系数、非线性声参量B/A进行了数值计算,并将计算结果与实验结果进行了比较.     

非线性声参量成像及其在医学诊断中应用

本文介绍了我们对于反射模式非线性参量B／A的成像技术的研究结果，包括：(1)基于二次谐波的非线性参量层析成像(2)基于参量阵差频波的非线性参量层析成像(3)非线性参量的等深度C-扫成像。利用这三种成像方法对多种生物组织，特别对正常和病变的生物组织进行非线性参量成像。结果表明，非线性声参量成像可以比线性声参量更容易地判别生物组织的病理状态，从而展示了它在医学超声诊断中的应用前景。     

非均匀组织医学超声发射声场仿真

为了分析医学超声在非均匀组织中的分布特性,建立了超声发射声场的计算模型。采用交错网格有限差分法对耦合超声非线性方程进行数值求解,获得了声速、密度及非线性参数非均匀分布情况下人体腹壁组织内的超声声场分布数据。同均匀介质相比:当声速均匀而密度非均匀时,声束仍聚焦良好,焦点处声能下降了1.8 dB;当密度均匀而声速非均匀时,声束发散严重,焦点处声能下降了3.8 dB,下降程度与非均匀组织接近。组织声速在空间分布的非均匀性是导致聚焦声束能量分布畸变的主要原因。      

哺乳动物组织的超声性质研究进展

在医学超声和超声生物物理学的发展与推动下,有关哺乳动物组织超声性质的研究变得非常重要。所谓超声性质主要是指超声传播衰减、速度及非线性现象等。近一、二十年来,建立并使用了多种实验方法,对哺乳动物组织的超声衰减和传播速度进行了大量测试和研究工作。 本文将介绍有关哺乳动物组织超声衰减和传播速度迄今所获得的系统而有意义的研究数据,并逐一地讨论这些参量与组织的主要组份——水、胶原、脂肪及总蛋白含量之间的定量关系,以及它们在超声诊断技术中的重要意义。     

基于分数导数研究高强度聚焦超声的非线性声场

在高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound, HIFU) 的研究中, 生物组织的衰减和色散性质会对声能量的空间分布产生影响. 本文提出应用分数导数修正非线性Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov (KZK)方程, 研究生物组织中非线性HIFU声场. 对三种生物仿体的衰减和声速色散的理论实验研究表明分数导数应用的可行性, 在此基础上通过数值仿真分析研究了衰减及声速随频率的变化对HIFU焦域分布的影响. 研究结果表明, 在计算强非线性聚焦超声时, 由于高次谐波的强色散作用, 引入分数导数来解决生物组织特殊的衰减以及色散问题可进一步提高HIFU治疗的安全性. 关键词： 分数导数 声衰减 色散 高强度聚焦超声     

非线性声参量层析成像与生物组织定征

结合有限振幅插入取代法和计算机层析成像技术提出非线性参量B／A的成像方法，用卷积滤波法可重建非线性参量层析图像．对正常肝和若干种病变的猪肝脏组织（肝硬化、肝炎和脂肪肝等）进行了实验成像．为了便于比较，文中还给出了衰减系数这一线性参量的层析图像．研究结果指出非线性参量B／A成像在生物组织定征中的有效性及在医学诊断中的应用前景．     

基于超声散射回波功率谱的热疗无损测温模型

在随机起伏介质超声散射理论下，基于组织超声散射问波功率谱，提出一种无损获取组织温度信息的新方法。组织中声速及密度的随机起伏引起超声散射，散射回波声压谱的均方值与组织中声速ｃ、声速对温度的梯度ｄｃ／ｄｔ和组织的平均温度Ｔ等有关。分析组织散射超声回波信号平均归一化功率谱与组织温度的关系，可以从超声散射回波中有效提取组织温度信息。理论分析和模拟实验为医学上肿瘤热疗提供了一种新的无损测温的方法和思路。     

南海北部负跃层环境下海底参数声学反演

利用2015年南海北部声学实验的实验数据,对海底声学参数进行反演。在综合分析声速起伏及海底模型对海底反演影响的基础上,通过选择等效的海水声速剖面和海底模型,改进了多参量联合地声反演方法,使得其不仅能解决反演中的多值性问题,还能适用于负跃层起伏环境下的声学反演。即当用匹配场反演海底声速和用传播损失反演海底衰减时,如果温跃层内有内波等随机起伏,可使用传播路径上平均声速剖面和单层等效海底进行声场计算。反演得到的海底声速和密度结果与海底采样测量符合较好,拟合给出了海底衰减系数随频率的非线性经验关系式。反演结果可为南海北部声传播规律研究与应用提供海底参数。      

血液中声参量测量值与混合定则的比较

本文测量了猪、羊、牛血液的声速和非线性声参量以及血液中水、蛋白质、脂肪的含量.把结果与Apfel和Sehgal声参量混合定则作了比较.指出两个混合定则能够反映血液声参量与其水、蛋白质、脂肪含量的关系,但在精确定量上与实验尚有距离.     

非线性声参量B/A的参量阵成象

非线性声参量B／A描述了有限振幅声波在媒质中传播的非线性特性,有可能成为生物组织定征的一个新参量,有重要的应用前景。本文在声与声相互作用的理论基础上,研究了参量阵的非线性声参量成象,用滤波边投影算法对无损及损耗样品模型进行了计算机模拟成象,在成象过程中讨论了声波衰减对重建象的影响,并提出了衰减修正办法。     

利用复合换能器测量反射的二次谐波及介质的非线性参量

计算了有限振幅声波在层状媒质中的传播和反射,研究了用二次谐波反射模式的非线性声参量测量方法,设计制作了用于反射法测量非线性声参量的复合结构超声换能器,利用该换能器及有限振幅插入取代法建立了脉冲反射式测量非线性声参量Ｂ／Ａ的实验系统,对若干流体和生物样品进行了非线性声参量的测量,其结果与现有文献上的值吻合的很好。     

过氧化氢水溶液的超声研究

本项研究用脉冲回波自动声速仪测量了过氧化氢水溶液的声速与温度，浓度关系，声速测量精度约０．５×１０＾－＾４。计算了溶液的摩尔声速，绝热压缩系数，声阻抗以及纯过氧化氢声速等参量，作者确信，这些参量属首次公开报道，文中还讨论了声学参量随溶液浓度的变化特性。研究结果妇现，声速值和除了绝热压缩系数以外的声学参量都随溶液浓度的增加而增加。     

高声衰减生物媒质非线性声参量的研究

本文应用相对测量法,并加入衰减与衍射修正,测量与研究了高声衰减生物媒质的非线性声参量B/A。结果表明:心、肝、脾、肾、肌肉组织的B/A值为7左右;尿液、胆汁等水样液体的为6左右;脂肪组织的在9.6以上。分析了脂肪组织非线性声参量较大的原因,认为是由于其组织成份中类脂化合物较多所致。另外,结合本研究,讨论了Ichida等人对脂肪组织非线性声参量的研究结果。     

超声Lamb波混频激励效率与模式选择

研究了超声Lamb波混频的激励效率与模式选择。在非零能量流和相匹配条件的基础上,结合Lamb波在结构中的状态分布,提出了以激励效率参量作为超声Lamb波混频模式选择的依据。根据混频条件筛选混频模式对,计算相应的激励效率参量,并通过超声Lamb波混频的仿真模拟与实验测量进行验证。通过对比仿真与实验中得到的非线性参量与激励效率参量的关系,证明了激励效率参量作为模式选择依据的有效性。研究表明,激励效率参量可以有效地表征超声Lamb波混频的激发效率,从而筛选非线性效应明显的模式对,更好地实现损伤的检测与表征。     

｜ω｜滤波器对卷积滤波法进行非线性参量B／A成像的影响

非线性声参量Ｂ／Ａ是医学超声组织定征的一个新参量，利用Ｘ射线ＣＴ成像的算法──卷积滤波法可以对一个简单样品进行非线性参量Ｂ／Ａ计算机模拟成像。本文研究了四种｜ω｜滤波器，即ＲＬ滤波器，ＳＬ滤波器，抛物线滤波器和改进的ＳＬ滤波器，分析了它们对卷积滤波法非线性参量成像的图像质量的影响。     

基于超声非线性参数的油水两相流相含率检测

超声法相含率检测,主要基于声速与声衰减这两个声学参数计算流体的分相含率。然而,对于油水两相流,油与水的声速与声衰减差异较小,检测灵敏度较低。相比之下,油水两相介质的超声非线性参数区别较大,在检测灵敏度上有明显优势。本文提出了基于超声非线性参数的油水混合物相含率检测方法,以油水两相混合液体中超声非线性传播模型与混合液体超声非线性参数的混合定则为基础,归纳含水率对流体超声非线性参数的调制规律。结合插入比较法的非线性参数测量方法,明确含水率与二次谐波幅值的关系基础上,构建相含率测量模型,实现油水混合流体相含率准确测量。     

金属基复合结构粘接强度的非线性超声混频检测

采用非线性超声混频方法对金属基复合结构的粘接强度进行表征研究。以不同固化剂含量的铝合金丙烯酸酯粘接结构作为检测对象,基于非线性超声混频的共振条件及其作用机制,并结合粘接固化机理,开展了非线性超声混频实验。非线性超声混频模式选取两列横波生成和频纵波的方式,实验测量并计算不同基频周期数下的超声非线性参量。通过拉伸实验标定粘接结构的粘接强度,并采用扫描电镜分析拉伸断面微观结构,进而分析超声非线性参量与粘接强度的关系。从实验结果可以看出在不同周期的基频信号激励下,超声非线性参量随着粘接强度的增大均呈现出减小的趋势。研究表明非线性超声混频信号对金属基复合结构粘接强度的变化比较敏感,可以适用于类似结构件粘接强度状态弱化的表征。     

非线性声参量计算机模拟成像

非线性声参量Ｂ／Ａ是生物组织超声辨认的一个重要的新参量．本文从Ｂｕｒｇｅｒｓ’方程出发分析了有限振幅平面声波在层状介质中的非线性传播理论，并将它用于二次谐波的声成像，利用通常的ＣＴ算法而得的二次谐波数据进行了非线性声参量的计算机模拟成像，用滤波逆投影算法进行图像重建，对简单的样品模型得到了较好的非线性声参量断层图像．     

有机液的非线性声参量B/A研究

依据Ｊａｃｏｂｓｏｎ液体分子自由程理论及有机液声速与分子自由程关系,推导出了有机液非线性声量Ｂ／Ａ的表达式,由此表达式计算出的几种有机液的Ｂ／Ａ参量值与我们测得及文献报道的实验值符合较好。     

生物组织的组分和结构特性对非线性超声参量值的影响

非线性声参量是非线性声学的一个重要参量。本文利用有限振幅插入取代法测量了正常的和八种病变猪肝脏组织的非线性参量B/A值。利用混合定律对生物组织的组分进行了分析和预测。结果表明,非线性声参量对生物组织的病理状态反映敏感且B/A值依赖于组织的组分和结构特性的变化。