合成孔径聚焦技术在超声相控阵检测仪中应用

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1、工程硕士学位论文合成孔径聚焦技术在超声相控阵检测仪中应用作者姓名李筹工程领域仪器仪表工程校内指导教师刘桂雄教授、博导校外指导教师纪轩荣高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2015年1月SyntheticaperturefocusingtechniqueusedinultrasonicphasedarrayADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiChouSupervisor：Prof.LiuGuxiongSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：

2、TB553学校代号：10561学号：201221002877华南理工大学硕士学位论文合成孔径聚焦技术在超声相控阵检测仪中应用国家重大科学仪器设备开发专项(No.2013YQ230575)作者姓名：李筹指导教师姓名、职称：刘桂雄教授、博导申请学位级别：工程硕士工程领域名称：仪器仪表工程论文形式：□产品研发□工程设计□应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：智能传感技术与仪器论文提交日期：2015年1月14日论文答辩日期：2015年3月14日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：程韬波委员：刘桂雄、薛家祥、全燕鸣、洪晓斌摘要合成孔径聚焦技术(SAFT)

3、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

4、。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

5、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FieldII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；FieldII仿真；IABSTRACTSyntheticaperturefocusingtechnique(SAFT)isoneofapproachtoultrasoundimagingdata,which

6、canbesynthesizedinalargeraperturewithasmallaperture,andtheresolutiondoesnotvarywithdepthandlocation.Itcansimplifythehardwaresystemeffectively,too.Withthetitle“SAFTusedinultrasonicphasedarray”,thethesisstudiesthefundamentalprincipleofultrasonicphasedarray,andfocusesontheimplementofSAFTintimedom

7、ainandfrequencydomain.Whichmayofferanewprojectforphasearraydetection,alsohaspracticalsignificanceforacademicvalueandreferenceinapplicationandimprovementbySAFT.Theresearchhasbeensupportedbythenationalmajorscientificinstrumentandequipment