[發明專利]一種提高超聲測量或檢測儀器軸向分辨力的方法和裝置

有效

• 申請號: 201110369903.3
• 申請日: 2011-11-21
• 公開（公告）號: CN103123265B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 柯宜京
• 申請（專利權）人: 柯宜京
• 主分類號: G01D3/028
• 分類號: G01D3/028
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及基于超聲原理的測量或檢測儀器。尤其是工作在非連續波激發狀態下的儀器。

背景技術

公知的，在超聲測量或檢測儀器的工作過程中，經換能器轉換后的脈沖信號會受到發射波形、聲學換能器工藝極限和阻抗匹配誤差的影響，產生一定的起振波形和阻尼振蕩，這會造成測量中的脈沖-回波持續時間加長，使得儀器整機軸向分辨力變差。目前，抑制起振波形和阻尼振蕩的主要手段是增加儀器電信號傳輸路徑中的阻尼系數，即增加具有阻抗特性的電阻尼網絡。見郭偉主編的《超聲檢測》，機械工業出版社，北京，2009年8月，第57-58頁。這種方法的不足一方面是很難找到可靠、高精度且寬范圍的阻尼調節方式，使得不同的換能器需要更換不同的電阻尼網絡，限制了儀器的使用靈活性；另外也會在系統中引入一定的插入損耗或插入噪聲，很難做到即滿足儀器的分辨力要求又滿足儀器的靈敏度要求。

發明內容

為了克服現有電阻尼網絡靈活性差、犧牲儀器靈敏度的缺陷，本發明提供了一種方法和對應裝置，可以在數字信號處理系統中模仿電阻尼網絡的特性，從而實現高精度、可靠、寬范圍且無信號損耗的抑制起振波形和阻尼振蕩的功能，提高超聲測量或檢測儀器的軸向分辨力，使儀器相關性能接近或達到理論期望值。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案為通過數字信號處理的方法模擬電阻尼網絡的特性，從而達到抑制起振波形和阻尼振蕩的目的。具體方法是，將從換能器接收到的模擬電信號經過模數轉換后形成一維數組，將數組中的每個數依次經過如下經驗公式處理。

fout=fine(1-afmax)[fmax-fin]fmaxfin]]>

公式中f_in為輸入信號即采集上來的數字信號；f_out為輸出信號即我們期望獲得的信號；a命名為阻尼系數，用于確定起振波形和阻尼振蕩的衰減速度，由公式可以看出，a越大起振波形和阻尼振蕩的衰減速度越快，同時有效的脈沖信號也衰減的越快；f_max命名為歸一化系數，由公式可以看出，當f_in＝f_max時f_in不會被衰減，f_max的值一般取為從起振波形開始到阻尼振蕩結束的一個脈沖序列的極大值，這樣低于f_max的起振波形和阻尼振蕩就會被衰減。f_max的取值會影響信號峰值的衰減速度，f_max越大，低于f_max的峰值信號衰減越快。最后，a的取值范圍由f_max決定，為了保證公式的有效性，要求af_max＞1。

以上公式處理后的數組，再經過繪圖即可得到抑制起振波形和阻尼振蕩后的波形。

實現以上方法的硬件裝置包括以下幾部分

a.模數轉換器：用于將超聲換能器接收到的模擬信號轉換為可供處理的數組并輸出至c部分。

b.參數輸入接口：用于從外部向裝置內c部分輸入參數阻尼系數a和參數歸一化系數f_max，裝置工作時，可以通過此接口變更參數來更改所模仿電阻尼網絡的特性，以適應不同的換能器，從而控制起振波形和阻尼振蕩的衰減速度和有效脈沖的損耗程度。

c.核心處理模塊：用于實現本發明所提供的經驗公式。

d.輸出繪圖接口：用于將處理完畢的數據繪成圖樣并輸出。