[发明专利]用于表征超声波在线性可变厚度的波导中的传播的超声方法和设备

权利要求书

1.一种用于在频率-波数框架f-k中表征超声波在二面波导(1)中的传播的设备，其特征在于其包括：以Ej表示的超声发射器(2)，其中j是在1和N之间变化的整数，N是严格正整数；以Ri表示的超声接收器(3)，其中i是在1和M之间变化的整数，M是严格正整数，所述接收器根据规则节距A空间上部署于直线的第一分段上；所述接收器包括用于处理接收器接收的来源于发射器的信号的处理装置，并且所述处理装置包括用于计算改进的离散空间傅里叶变换的装置，其中空间积分变量x中心化于所述第一分段的中点并在x增大的方向上穿过接收器，且对于波矢量k(x)等于积k·P(x)，k为x的常数系数并且落在0与2*Pi/A之间，并且P(x)是x的多项式，该多项式的x的0次系数等于1而x的1次系数为使得C·A落在-1/10和+1/10之间的C。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述发射器部署在所述直线上。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述发射器根据节距A部署在所述直线上并且与所述接收器一起形成在所述直线的方向上线性延伸的阵列。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述发射器和所述接收器是压电传感器。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述用于处理信号的装置包括将模拟信号转换为数字信号的转换器。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述计算装置是数字的。

7.一种使用根据权利要求1所述的设备用于在时间频率f0以及波数k0在频率-波数框架f-k中表征超声波在二面波导中的传播的方法，包括下述步骤：

-利用发射器Ej在所述波导中发射具有包括所述频率f0的宽通带的时间依赖超声波信号，其中j为在1与N之间选择的整数；

-在接收器Ri上接收在所述波导中传播的作为时间函数的信号，其中i是在1与M之间选择的整数；

-计算接收到的信号在频率f0的离散时间傅里叶变换并将结果Sij放在具有M行N列的矩形矩阵S(f0)的第i行第j列；

-通过对除了Ri之外的接收器和除了Ej之外的发射器重复前述操作，填充所述矩阵S(f0)；

-通过固定矩阵S的数值秩R将矩阵S(f0)分解为奇异值，以获得R个以Ur(f0)表示的奇异接收矢量，其中R是在1和N之间选择的整数，r是在1与R之间变化的整数；

-计算所述奇异接收矢量Ur(f0)的改进的离散空间傅里叶变换，其中空间积分变量x中心化于所述第一分段的中心并且越过接收器，并且其中波矢量k(x)等于在0和2·Pi/A之间选择的k0，使所述波矢量k(x)乘以x的多项式P(x)，该多项式的0次系数等于1且x的1次系数为使得C·A在-1/10和+1/10之间可变的C；

-计算函数Norm(f0,k0,C)，等于奇异接收矢量Ur(f0)在C的变化范围上的改进的离散空间傅里叶变换的模的平方的和；

-确定在C的变化范围上Norm(f0,k0,C)最大的C＝Cmax值；

-通过将最大Norm(f0,k0,Cmax)的值指向框架中的点(f0,k0)，相对f0和k0，在框架f-k中，表征超声波在二面波导中的传播。

8.根据权利要求7所述的方法的用途，其用于通过对于在0和2·Pi/A之间变化的k以及在宽通带的频率上变化的f，将最大Norm(f,k,Cmax(f,k))的值指向框架的点(f,k)，获得在框架f-k中超声波在二面波导中的传播的表征。

9.根据权利要求8所述用途，其中所述二面波导是人体长骨。