[发明专利]基于分割阵列的混合相关法相位畸变校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声相控阵技术，尤其是超声相控阵的相位校正技 术。

背景技术

在相控阵超声检测中，检测对象内部声速的非均匀性等原因，会 造成相控阵超声检测中发射聚焦环节与接收聚焦环节中各路信号的 相位偏差，从而导致多通道发射声束与接收声束进行相控合成后的信 号发生畸变，降低了声束合成信号的幅度和信噪比，并使得聚焦点处 的声束合成信号束宽增加，相控阵超声检测的空间分辨力与对比度分 辨力都会受到声束畸变的影响而变差。

相位畸变的来源主要有：假定声速和实际声速之间的偏差、待检 测对象中声速的不均匀性、检测系统各通道的不一致性以及系统固有 的相控误差等。

在光学中，为解决光线沿不同的传播路径引起的相位差问题，引 入了相关分析法。相关分析法是一种成熟和广泛使用的方法，它在抑 制随机干扰等方面是行之有效的重要手段。其理论根据是信号的时间 相关性和空间相关性。空间相关性描述信号在空间不同点处的相关 性；时间相关性描述信号在不同时刻的相关性或者可预测的联系。在 相控阵超声领域，相关分析法在相位校正方面可以得到有效的应用。

发明内容

解决问题：在相控阵超声检测中，由于假定声速和实际声速之间 的偏差、待检测对象中声速的不均匀性、检测系统各通道的不一致性 以及系统固有的相控误差等，造成了各通道信号之间的相位畸变，本 发明的目的是提供一种超声相控阵相关相位校正的新方法——基于 分割阵列的混合相关法相位畸变校正方法，该方法充分考虑了相控阵 列各阵元相位畸变的一般情况和统计规律，充分利用了邻近相关校正 和集总相关校正的优点，可以有效提高时间延迟估计的精度，明显提 高了波束合成的质量。

技术方案：为实现以上目的，本发明特提出以下技术方案：

将阵列划分为若干个子阵，每个子阵中的每个阵元与该子阵直接 叠加所得的信号进行集总相关校正，而每个子阵之间做邻近相关校 正。

对于阵列中单阵元信号来讲，信噪比可能较差，采用集总相关估 计比较合理，而对于每个子阵的信号来说，由于已经在该子阵内进行 了聚焦合成，所以子阵信号的信噪比比较高，为了进一步提高时间延 迟估计精度，子阵间校正采用邻近相关估计，确保最终合成信号有更 高的信噪比。

技术效果：理论分析和实验证明该方法充分考虑了相控阵列各阵 元相位畸变的一般情况和统计规律，充分利用了邻近相关校正和集总 相关校正的优点，可以有效提高时间延迟估计的精度，明显提高了波 束合成的质量。

具体实施方式

首先引入相关函数的离散形式，假设x(n)和y(n)都为能量有限信 号，则它们之间的相关函数定义为：

Rxy(m)=Σn=-∞∞x(n)y(n+m)---(1)]]>

假设观察得到的信号x(n)为有限长，且x(n)中含有噪声(假设 有用信号为s(n)，噪声为u(n)，x(n)＝s(n)+u(n))，那么x(n)的自相 关为：