[发明专利]超声全息成像系统和方法

说明书

本发明提供超声全息成像系统（100）和方法。所述超声全息成像系统（100）包括耦合到模拟处理部件（107）的超声换能器阵列（102）。该模拟处理部件（107）耦合到数字处理部件（106）。该数字处理部件（106）生成由该模拟处理部件（107）转换为模拟信号的数字信号，该模拟信号传输到超声换能器阵列（102）内的单独的收发器元件以引起该单独的收发器元件中的分开的收发器元件发射超声波形，该超声波形通过包含振幅、频率和相位或它们的调制的一个或更多参数来相互区分。

背景技术

本公开一般涉及用于由声波生成三维图像的超声全息成像系统，更具体地涉及使用超声全息对物理物品内的特征成像的方法。

在使用的系统中，例如在物理物品的无损检测中，经常需要非侵入性技术以便确定物理物品内部之中的情况。超声振动具有穿入固体物理物品、反射出固体物理物品或穿过固体物理物品的能力。通过分析已穿过物理物品的超声振动的模式和频率中的改变，可生成包括该物理物品内特征的该物理物品的视觉图像。

特别地，超声发生器引起发射器元件（换能器）产生传播进待检测的物理物品的定向的声场。在一些成像系统中，例如物理物品内缺陷的反射至少部分地往回指向接收器。该发射器和接收器元件可以是阵列内的分开组件，或者可以是用作发射器和接收器两者（称为“收发器”）的相同单独组件；类似于扬声器也可用作麦克风的方式。声场在接收器内生成电脉冲。该电脉冲转换为经处理来产生视觉图像的数据。使用相控阵换能器（phased-arraytransducer）来提供可在时间中相互分开的一系列分开的声脉冲（“猝发音”），以使得能够生成定向的声场。例如，如果启动单独超声换能器的阵列以使得发射在相邻发射器之间在时间上隔开固定的量的猝发音，则可以生成有角度的平面声波。

现有的相控阵换能器产生具有从该换能器阵列的配置衍生的形状的声场，其通常是平面形状或者简单的曲面形状。另外，现有的超声发生器只在从分开的发射器放射的波之间产生相移。这限制了现有超声全息成像系统产生复杂的波前形式的能力。因此，希望提供一种超声全息成像系统，该超声全息成像系统能够产生不被换能器阵列的配置约束的复杂的（detailed）声场，以提供能够处理被成像的物理物品的形状和配置的增强成像。

发明内容

一方面，提供超声全息系统。超声全息系统包括具有预定义形状的超声换能器阵列，该超声换能器阵列包括多个收发器元件，所述多个收发器元件配置成向物理物品发射多个超声波形，并接收从该物理物品反射的多个返回超声波形。超声全息系统还包括耦合到超声换能器阵列的处理器系统。该处理器系统配置成生成多个外出模拟收发器驱动信号，该多个外出模拟收发器驱动信号配置成引起该超声换能器阵列发射多个超声波形，其中该多个超声波形中的至少两个是通过振幅、频率和相位或它们的调制中的至少一个的变化来相互区分以形成声学图像的。处理器系统还配置成接收由该超声换能器阵列生成的多个进入模拟波形信号，该进入模拟波形信号表示多个返回超声波形中的至少一部分。处理器系统还配置成使用该多个进入模拟波形信号来构建虚拟图像，该虚拟图像对应于物理物品内部区域的至少一部分。

另一方面，提供组装超声全息系统的方法。所述方法包括将多个超声收发器元件耦合以形成具有预定义的形状的超声换能器阵列，该多个收发器元件配置成向物理物品发射多个超声波形，并且接收从该物理物品反射的多个返回超声波形。该方法还包括将处理器系统耦合到该超声换能器阵列。该处理器系统配置成：生成多个外出模拟收发器驱动信号，该多个外出模拟收发器驱动信号配置成引起该超声换能器阵列发射多个超声波形，其中该多个超声波形中的至少两个是通过振幅、频率、相位或它们的调制中的至少一个的变化来相互区分以形成声学图像的。该处理器系统还配置成接收由该超声换能器阵列生成的多个进入模拟波形信号，该进入模拟波形信号表示多个返回超声波形中的至少一部分。该处理器系统还配置成使用该多个进入模拟波形信号来构建虚拟图像，该虚拟图像对应于物理物品的内部区域的至少一部分。