[发明专利]一种提高超声测量或检测仪器轴向分辨力的方法和装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及基于超声原理的测量或检测仪器。尤其是工作在非连续波激发状态下的仪器。

背景技术

公知的，在超声测量或检测仪器的工作过程中，经换能器转换后的脉冲信号会受到发射波形、声学换能器工艺极限和阻抗匹配误差的影响，产生一定的起振波形和阻尼振荡，这会造成测量中的脉冲-回波持续时间加长，使得仪器整机轴向分辨力变差。目前，抑制起振波形和阻尼振荡的主要手段是增加仪器电信号传输路径中的阻尼系数，即增加具有阻抗特性的电阻尼网络。见郭伟主编的《超声检测》，机械工业出版社，北京，2009年8月，第57-58页。这种方法的不足一方面是很难找到可靠、高精度且宽范围的阻尼调节方式，使得不同的换能器需要更换不同的电阻尼网络，限制了仪器的使用灵活性；另外也会在系统中引入一定的插入损耗或插入噪声，很难做到即满足仪器的分辨力要求又满足仪器的灵敏度要求。

发明内容

为了克服现有电阻尼网络灵活性差、牺牲仪器灵敏度的缺陷，本发明提供了一种方法和对应装置，可以在数字信号处理系统中模仿电阻尼网络的特性，从而实现高精度、可靠、宽范围且无信号损耗的抑制起振波形和阻尼振荡的功能，提高超声测量或检测仪器的轴向分辨力，使仪器相关性能接近或达到理论期望值。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为通过数字信号处理的方法模拟电阻尼网络的特性，从而达到抑制起振波形和阻尼振荡的目的。具体方法是，将从换能器接收到的模拟电信号经过模数转换后形成一维数组，将数组中的每个数依次经过如下经验公式处理。

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

公式中f_in为输入信号即采集上来的数字信号；f_out为输出信号即我们期望获得的信号；a命名为阻尼系数，用于确定起振波形和阻尼振荡的衰减速度，由公式可以看出，a越大起振波形和阻尼振荡的衰减速度越快，同时有效的脉冲信号也衰减的越快；f_max命名为归一化系数，由公式可以看出，当f_in＝f_max时f_in不会被衰减，f_max的值一般取为从起振波形开始到阻尼振荡结束的一个脉冲序列的极大值，这样低于f_max的起振波形和阻尼振荡就会被衰减。f_max的取值会影响信号峰值的衰减速度，f_max越大，低于f_max的峰值信号衰减越快。最后，a的取值范围由f_max决定，为了保证公式的有效性，要求af_max＞1。

以上公式处理后的数组，再经过绘图即可得到抑制起振波形和阻尼振荡后的波形。

实现以上方法的硬件装置包括以下几部分

a.模数转换器：用于将超声换能器接收到的模拟信号转换为可供处理的数组并输出至c部分。

b.参数输入接口：用于从外部向装置内c部分输入参数阻尼系数a和参数归一化系数f_max，装置工作时，可以通过此接口变更参数来更改所模仿电阻尼网络的特性，以适应不同的换能器，从而控制起振波形和阻尼振荡的衰减速度和有效脉冲的损耗程度。

c.核心处理模块：用于实现本发明所提供的经验公式。

d.输出绘图接口：用于将处理完毕的数据绘成图样并输出。