[发明专利]基于非线性超声导波的长骨皮质骨微裂纹检测系统及方法

权利要求书

1.基于非线性超声导波的长骨皮质骨微裂纹检测系统，其特征在于，包括：

超声信号发生器(1)，用于产生具有周期数、所需频率为中心频率的基频正弦加窗信号；

功率放大器(2)，用于放大所述基频正弦加窗信号；

低通滤波器(3)，用于滤除所述功率放大器(2)放大之后的基频信号中的由于功率放大器(2)自身非线性而产生的高次谐波，并输出滤波后的基频信号；

激励传感器(6)，用于将低通滤波器(3)输出的滤波后的基频信号通过软组织(4)耦合到长骨皮质骨(5)中；

宽带接收传感器(12)，用于接收在长骨皮质骨(5)中传播的基频超声导波(9)以及所述基频超声导波(9)在长骨皮质骨(5)中传播时与微裂纹(10)相互作用后所产生的二次谐波(11)；

放大器(13)，用于放大所述宽带接收传感器(12)所接收到的基频超声导波(9)信号和二次谐波信号(11)；

示波器(14)，用于显示通过放大器(13)所放大的基频超声导波(9)信号和二次谐波信号(11)；

计算机(15)，用于储存和分析，将接收到的信号通过傅里叶变换，获取基频超声导波(9)信号和二次谐波信号(11)的幅值，从而计算相对非线性系数。

2.如权利要求1所述的基于非线性超声导波的长骨皮质骨微裂纹检测系统，其特征在于，所述激励传感器(6)以及宽带接收传感器(12)均设于一用于和长骨皮质骨(5)处的软组织(4)外部的皮肤相贴合的楔块(7)上，所述楔块(7)通过耦合剂(8)与长骨皮质骨(5)处的软组织(4)外部的皮肤相贴合；通过调整楔块(7)的角度，从而在长骨皮质骨(5)中产生具有强烈非线性效应的基频超声导波模态。

3.如权利要求1所述的基于非线性超声导波的长骨皮质骨微裂纹检测系统，其特征在于，利用所述二次谐波对长骨皮质骨(5)的微裂纹进行检测。

4.如权利要求1或3所述的基于非线性超声导波的长骨皮质骨微裂纹检测系统，其特征在于，所述计算机(15)的分析过程为：通过傅里叶变化或者时频分析，获取基频信号的幅值A₁和二次谐波幅值A₂，计算相对非线性系数β'，其中β'＝A₂/A₁²；将从被测长骨皮质骨上所得到的相对非线性系数β'_d与正常长骨皮质骨中得到的相对非线性系数β'₀进行对比，如果长骨皮质骨中内部存在微裂纹，则β'_d相对于β₀'有明显的变化，根据这一变化表征长骨皮质骨中微裂纹的存在。