[發明專利]基于聚焦超聲聲振信號的彈性特性檢測方法

有效

• 申請號: 201910147443.6
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109745077B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 許燕斌;張勝男;董峰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00;A61B8/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

1.一種基于聚焦超聲聲振信號的彈性特性檢測方法，所采用的檢測系統包括信號發生器、超聲脈沖收發器、功率放大器、激勵探頭、跟蹤探頭、數據采集卡和計算機，通過激發激勵探頭，使其在聚焦區域產生ARF，引起聚焦區域介質的振動，進而發射二次超聲波，檢測二次超聲波的幅值信息，評估介質的彈性特性；該方法包含以下步驟：

(1)測量激勵探頭的焦距及焦斑尺寸，確定激勵探頭、跟蹤探頭與介質之間的相對位置，保證激勵探頭和跟蹤探頭的平面與介質表面平行；選擇激勵探頭與跟蹤探頭垂直放置的方案；

(2)設備連接，測量超聲波在水中傳播的聲速以及在介質中傳播的聲速；信號發生器產生的信號，經過功率放大器放大之后用于激發激勵探頭；

(3)調整跟蹤探頭位置，使其位于激勵探頭焦斑的短軸延長線上；

(4)使用單一頻率信號激發激勵探頭，在聚焦區域產生ARF，引起介質振動，并在聚焦區域激發二次超聲波，該超聲波信號能夠反映介質的彈性信息；

(5)跟蹤探頭接收二次超聲波信號，該信號經過超聲脈沖收發器放大，采集到的超聲波信號被送入計算機；

(6)提取二次超聲波信號的幅值p(d,ω)作為評估介質彈性特性的指標；

(7)根據下列公式計算聚焦區域介質的楊氏模量E(o₁)：

其中，υ為介質的泊松比，ρ為介質的密度，ω為振動的角速度，與激勵探頭的中心頻率相關，d為振動點o₁與檢測點o₂之間的距離，c為超聲波波速，θ為o₁、o₂的連線與聚焦區域長軸的夾角，F_arf(o₁)為聚焦超聲波在聚焦區域由于能量變化產生的聲輻射力，其中α為超聲波在介質中傳播的衰減系數，I為聲強，其與聲壓的平方成正比。