[发明专利]一种高强度聚焦超声测量装置及方法

权利要求书

1.一种高强度聚焦超声测量方法，利用高强度聚焦超声测量装置实现，所述高强度聚焦超声测量装置，包括容器，所述高强度聚焦超声测量装置还包括测量分析系统、HIFU控制系统、红外线成像测温仪、除气处理水、超声吸收体、耦合媒质、HIFU探头，所述容器被耦合界面分隔为上下两部分，耦合界面上部为除气处理水，超声吸收体安装在除气处理水表面，耦合界面下部为耦合媒质，HIFU探头放置在耦合媒质中，HIFU控制系统分别连接HIFU探头及测量分析系统，测量分析系统连接红外线成像测温仪；其特征在于，所述方法为：

将超声吸收体水平放置在聚焦超声声场中，并与声束轴相垂直，当聚焦超声系统对其进行辐照，超声吸收体表面显现出相应的温度场分布，这时利用实时扫描热成像技术同步测量并记录在超声辐照期间超声吸收体表面的温度场分布及其大小，然后算出入射波的2D声强分布和大小，通过移动超声吸收体的水平位置，就可以得到聚焦超声在不同位置上的2D声强分布和大小，最后通过三维重建算法就可以得到相应的聚焦超声声场的3D声场分布及其大小；

所述方法具体包括：

步骤一选定测量位置，调整除气处理水的高度，使超声吸收体的上表面处于HIFU探头的焦平面位置，调整红外线成像测温仪的摄像头位置，使超声吸收体在红外线成像测温仪上清晰成像，测量分析系统发出指令，通过HIFU控制系统控制HIFU探头辐照超声吸收体，通过红外测温仪记录超声吸收体表面由于HIFU探头在设定时间辐照引起的温度变化；

步骤二更换不同厚度的超声吸收体，按照步骤一的方法，通过红外线成像测温仪记录超声吸收体表面由于HIFU探头在设定时间辐照引起的温度变化，一个测量位置共计测量3次；

步骤三根据一个测量位置的3次测量的结果，求解非线性方程组得到入射波的基波声强以及各次谐波与基波声强幅值关系式的参数，从而求解入射波的各次谐波的声强；非线性方程组如下：

其中：

D₁，D₂，D₃分别表示三种超声吸收体的厚度；

为由红外线成像测温仪记录超声辐照超声吸收体表面温度变化，下标1，2，3分别表示在三种不同厚度的超声吸收体被HIFU探头辐照时超声吸收体上表面的温度变化率；

ρ₀和C_p分别表示超声吸收体的密度和比热容；

α₁表示超声吸收体在基波频率下的声衰减系数；

η是各次谐波与基波吸收系数关系式α(f_n)＝α₁(f_n/f₁)^η中的指数；一般取值在1至2之间，f_n表示第n次谐波，f₁表示基波，α表示衰减系数 ；函数H(r_bn，t)是关于各次谐波的声束宽度r_bn和加热时间长度t的函数；

基波声强幅值I₁(x，y)及此点处各次谐波声强幅值拟合模型的参数a，b是通过该方程组求解出的结果。

2.根据权利要求1所述的一种高强度聚焦超声测量方法，其特征在于：高强度聚焦超声测量装置中所述的超声吸收体具有3种以上的厚度规格。