一种新型的光子相关仪的设计

介绍了一种用硬件、软件相结合的新型光子数字相关仪(DPC)。它既具有硬件相关仪速度快,又具有软件相关仪易于实现的优点,因而有良好的性能价格比。方案采用了快速进位计数电路和缓冲器暂存计数器内容的方法,使电路实现了对光脉冲信号的连续正确的采集。由于在电路中选用了国际上较为先进的MCS—51单片机,采用双CPU并行操作的工作方式,大大地提高了数据处理速度。     

高帧率超声成像系统中一种高质量成像模式的实现

为解决高帧率(high frame rate,HFR)成像系统在通过一次发射事件成像时成像质量不够理想的问题,提出了一种以降低HFR成像系统的帧频为代价来换取高质量成像的方法.首先给出了一个更一般化的HFR成像模型,成像过程中选择不同参数的阵列波作为发射信号,一次发射事件得到一幅图像频谱,然后把数次发射事件得到的图像频谱用平均的方法合成为一帧图像频谱,最后通过Fourier变换重建图像.仿真结果表明该方案提高了成像的频谱范围,降低了成像的旁瓣幅度,从而得到了高质量的成像,并保证了较高的系统帧率.     

Fourier变换重建超声图像的研究

基于有限衍射波理论的高帧率(high frame rate，HFR)超声成像系统是通过发射平面波成像的．由于采用平面波，故成像区域为矩形．为了得到扇形成像，提出了一种更一般化的Fourier重建图像的方法，它同样基于一次发射就可重建超声图像．与原HFR方法不同的是发射声场可以是非平面波．在非平面波声场中进行了计算机仿真．由于采用了由零阶汉克尔函数所定义的圆柱场，获得了具有扇形形状的超声图像，仿真结果显示了新方法的有效和更具有一般性的特点．     

基于Fourier-Bessel级数的Bessel型超声场二次谐波近场特性研究

将Fourier-Bessel级数引入KZK方程的求解，用于计算黏滞媒质中零阶Bessel型超声场的二次谐波声场，得到其级数形式的解析解，并由此得出二次谐波声场在近场分布的一个新结论.设声源表面声压分布为J₀(α₀r)，则二次谐波声压在近场的径向分布服从J²₀(α₀r)函数规律.这一结论合理解释了相关的实验结果，表明二次谐波声场在近场和远场有不同的径向分布，从而解决了非线性Bessel型超声场二次谐波的近场分布问题.研究还发现二次谐波声场具有类似基波声场的有限衍射特性.给出了一个数值计算和仿真实例.     

一种脉冲贝塞尔波的构造及其非线性声场的仿真

为了获得物理可实现的脉冲非衍射波,构造了一种脉冲贝塞尔超声波,并对其非线性声场传播特性进行了仿真研究.通过分析声压幅度、声场分布等参数得知,所构造的脉冲贝塞尔波在非线性介质中具有良好的非衍射特性,并且在一定的传播深度内保持良好的非衍射特性,这对研究超声医学检测具有重要的意义.     

预还原球团吸波性能及其微波加热煤基直接还原

研究预还原球团在微波场中的升温特性,考察预还原球团微波加热中对直接还原的影响,分析铁氧化物煤基微波加热的还原行为.研究结果表明:预还原程度越高,球团中的Fe3O4含量逐渐减少,浮氏体和金属铁含量逐渐增多,对微波的吸收性能逐渐减弱,但是仍然具有较好的吸波能力.预还原球团金属化率越高,得到的海绵铁金属化率越高,在预还原球团金属化率为42.85％(质量分数),温度为1 000℃,还原时间为48 min,碳氧质量比为1.75:1时,海绵铁金属化率达到97.29％.随着还原反应的进行,铁氧化物的成分不断改变,金属铁颗粒呈星点状分布于浮氏体之间,但并不会形成致密金属壳,为还原反应中的气体交换创造良好的动力学条件.     

子阵列差分系数加权的超声成像算法

传统的自适应加权系数可以有效改善超声图像的分辨率和对比度,但会影响背景图像的散斑特性,因此提出子阵列差分加权系数(SDF)以提升图像质量。该系数适用于传统线扫描超声成像,首先对阵列接收到的回波信号采用子阵列平滑的方式计算均值,得到信号中高相干性成份的强度,再用差分的方式反映相邻阵元回波信号之间的差异性,最后对延时叠加(DAS)成像结果进行加权成像。仿真和实验结果表明SDF (L=8)加权算法相对于传统的DAS成像算法,可以有效改善分辨率和对比度,其中仿真数据的对比度提高了62.9%,体模实验数据的对比度提高了74.7%。相对于相干系数(CF)、广义相干系数(GCF)和信号均值标准差系数(SMSF),SDF可以改善背景组织的成像质量,其中仿真图像的散斑信噪比(SSNR)分别提高了36.8%,5.7%和26.2%,体模实验图像的SSNR分别提高了48.6%,17.0%和20.9%。可见SDF系数可以有效改善超声成像的质量。     

互相关自适应加权的医学超声成像算法研究

根据超声成像系统的超声回波信号互相关性,提出互相关自适应加权超声成像算法.该算法根据散射点回波信号之间的空间相关性设置加权系数,对不同位置的散射点进行自适应加权成像,从而降低了成像系统的旁瓣,抑制了相关性较差的噪声.通过Field II仿真的点目标和吸声斑目标处理结果表明该方法成像的横向和纵向分辨率高,成像速度快.相对于延时叠加(DAS)算法,该算法对散射点成像可提高对比度16 dB,对于吸声斑成像可提高对比度0.85 dB.最后采用完备数据集进行实验,结果表明该算法成像分辨率优于DAS算法,对比度提高了17 dB.     

一种邻域搜索的人工蜂群算法

提出采用邻域搜索机制来改进人工蜂群算法的解搜索方程,从当前食物源的环形邻域拓扑结构中选择较优的邻居食物源进行开采,平衡算法的勘探与开采能力。此外,为保存侦察蜂的搜索经验,提出采用一般反向学习策略生成被放弃食物源的反向解,提高算法的搜索效率。在20个典型的benchmark函数上验证算法的性能,并与6种知名的改进算法进行对比。实验结果表明:本文算法在收敛速度和解的精度上均有较大优势。     

吸收媒质中非线性Gauss聚焦超声场的仿真研究

通过频域有限差分法求解KZK方程,对吸收媒质中Gauss聚焦超声换能器的基波和高次谐波声场进行计算和仿真,研究了各次谐波沿传播方向的分布规律,发现高次谐波声场同样具有Gauss聚焦特性,并且谐波阶次越高,聚焦特性越好.此后讨论了不同的吸收系数对Gauss声场聚焦特性的影响,结果显示吸收系数的改变不会影响Gauss声场的径向分布形状,但吸收系数的增加导致聚焦区域声场强度的减弱,甚至聚焦无法实现.