合成孔径聚焦技术在超声相控阵检测仪中应用

发布时间：2017-08-29 07:45

  本文关键词：合成孔径聚焦技术在超声相控阵检测仪中应用

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【摘要】：合成孔径聚焦技术(SAFT)是超声数据后处理成像方法之一,可利用小孔径合成大孔径,且分辨率不随深度、位置而发生变化,有效地简化硬件系统。论文以“合成孔径聚焦技术在超声相控阵仪器中的应用”为题,分析超声相控阵基本原理,重点研究合成孔径聚焦算法在时域、频域上实现算法,为合成孔径聚焦在超声相控阵检测仪应用提供新思路,对该算法应用、改进具有重要学术价值与借鉴意义。研究工作得到国家重大科学仪器设备开发专项(No.2013YQ230575)资助。论文分析相控阵合成孔径聚焦成像基本原理,分别在时域、频域上建立仿真模型,提出基于相关性分析的合成孔径聚焦成像算法和距离-多普勒算法在超声成像应用,编写仿真软件,实验、分析仿真效果。论文主要工作包括:(1)分析超声相控阵工作基本原理,建立声场仿真模型,设计正交实验,研究影响声压分布的主要因素;分析超声数字成像坐标变换技术,研究邻近插值、二次线性插值、三次线性插值算法,并提出多次线性插值改进算法,以实现像素填充。(2)针对超声发射、接收回波信号具有很好的相关性,结合波包分解理论,提出关性分析的合成孔径聚焦算法,利用分解系数判断缺陷范围法,扩大基于相关性分析合成孔径聚焦算法的适用范围;建立仿真模型,与经典合成孔径聚焦算法进行成像对比,分析成像质量提升程度。(3)分析基于编码激励超声成像系统基本原理,借鉴合成孔径雷达中距离-多普勒(R-D)算法,着重研究调频解码技术,其中包括:脉冲压缩技术、距离徙动校正(RCMC)技术。根据R-D算法建立多点仿真模型,实现调频编码发射、接收信号解码成像。(4)基于合成孔径改进算法,结合Field II平台,利用MATLAB编制仿真软件,实现数据仿真,简要分析各成像效果。仿真结果表明,基于相关性分析合成孔径聚焦算法和R-D算法均可较快实现聚焦成像,分辨力显著提高。
【关键词】：SAFT算法 相关性分析 R-D算法 Field II仿真
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB517
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 主要符号表11-13
• 符号缩写表13-14
• 第1章 绪论14-25
• 1.1 课题提出背景及意义14-15
• 1.2 合成孔径聚焦技术概述15-16
• 1.3 课题相关内容国内外研究进展16-24
• 1.3.1 超声成像技术17-19
• 1.3.2 合成孔径聚焦技术研究进展19-24
• 1.4 论文主要研究内容及章节安排24-25
• 第2章 超声相控阵成像物理模型基础25-41
• 2.1 引言25
• 2.2 超声声场特性表征25-26
• 2.2.1 声压P25
• 2.2.2 声强I25-26
• 2.2.3 声阻抗Z26
• 2.3 超声相控阵发射声场物理模型26-34
• 2.3.1 声场辐射原理26-30
• 2.3.2 声压指向性正交实验30-34
• 2.4 相控阵成像物理转换模型34-35
• 2.5 超声相控阵数字成像模式转换35-39
• 2.5.1 最近邻插值36-37
• 2.5.2 双线性插值37-38
• 2.5.3 双三次线性插值38
• 2.5.4 邻近插值改进算法38-39
• 2.6 本章小结39-41
• 第3章 基于相关性的合成孔径超声聚焦算法成像41-57
• 3.1 引言41
• 3.2 基于相关性单缺陷点合成孔径超声聚焦算法41-43
• 3.2.1 信号相关性分析41-42
• 3.2.2 基于相关性单缺陷点合成孔径超声聚焦算法42-43
• 3.3 基于相关性多缺陷点合成孔径超声聚焦算法43-51
• 3.3.1 多缺陷点识别关键技术44
• 3.3.2 波包分解原理44-50
• 3.3.3 基于相关性多缺陷点合成孔径超声聚焦算法50-51
• 3.4 仿真试验51-56
• 3.5 本章小结56-57
• 第4章 频域上的合成孔径聚焦57-73
• 4.1 引言57
• 4.2 超声编码激励成像系统57-60
• 4.2.1 超声编码激励成像系统原理57-58
• 4.2.2 线性调频发射信号58-59
• 4.2.3 正交解调原理59-60
• 4.3 基于距离-多普勒的合成孔径超声聚焦算法原理60-63
• 4.3.1 基于距离-多普勒的合成孔径超声聚焦算法框架61
• 4.3.2 距离-多普勒的合成孔径超声聚焦算法关键技术分析61-63
• 4.4 超声相控阵检测频率信号的压缩与校正63-69
• 4.4.1 调频信号的脉冲压缩63-66
• 4.4.2 超声线性调频回波信号的距离徙动校正(RCMC)66-69
• 4.5 仿真试验69-72
• 4.6 本章小结72-73
• 第5章 试验研究73-83
• 5.1 引言73
• 5.2 SAFT试验平台设计与测试73-78
• 5.2.1 试验平台介绍73
• 5.2.2 实验数据处理73-75
• 5.2.3 平台设计与测试75-78
• 5.3 基于Field II的仿真平台设计与测试78-80
• 5.3.1 Field II基本函数框架78-79
• 5.3.2 基于Filed II的GUI程序框架及关键程序79
• 5.3.3 GUI仿真界面测试79-80
• 5.4 基于R-D算法的合成孔径平台设计与测试80-82
• 5.4.1 R-D算法关键程序80-82
• 5.4.2 R-D算法仿真界面测试82
• 5.5 本章小结82-83
• 结论与展望83-84
• 参考文献84-87
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果87-88
• 致谢88-89
• 附件89

【参考文献】

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本文编号：752147