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基于超声辐射力的弹性成像关键技术研究

温家华  
【摘要】:为实现在低信噪比环境下对粘弹性材料弹性特性的非接触检测,本文以可控超声辐射力作为驱动力源,利用时延估计技术对超声回波信号进行相关分析,开展了基于超声辐射力的弹性成像技术研究。在建立超声辐射力理论模型,分析其影响因素的基础上,利用CPLD作为中心控制单元开发了超声柔性发射模块,实现对超声辐射力的有效控制。同时,采用最大似然互相关时延估计技术对超声回波信号进行处理,解决了低信噪比环境下传统超声辐射力弹性成像分辨率较低的问题。此外,本文采用并行处理的思想,以FPGA作为中心处理单元对基于超声辐射力的实时弹性成像技术进行了初步研究。在此基础上,开发了一套基于超声辐射力的弹性成像实验平台,并利用该平台开展实验研究,验证了本文所提方法的可行性和有效性。主要研究内容包括: 第一章,综合论述了超声辐射力弹性成像技术研究的重要意义,并对超声辐射力弹性成像机理及其关键技术的研究现状和发展趋势进行了系统阐述,提出了本论文的研究内容和各章节的具体安排。 第二章,在建立超声辐射力的理论模型,分析其影响因素的基础上,开发了一种以CPLD为中心控制单元的超声波柔性发射模块,通过调整激励脉冲信号的相关参数实现了对超声辐射力的有效控制。 第三章,在建立超声回波模型和确定时延估计技术性能评价指标的基础上,提出了最大似然互相关时延估计技术,实现了对待检材料形变的多分辨率检测,解决了传统时延估计算法在低信噪比环境下分辨率恶化的问题。 第四章,采用并行处理思想,以高性能FPGA为中心处理单元构建信号实时处理系统,对基于超声辐射力的实时弹性成像技术进行了初步研究,为进一步研究基于超声辐射力的实时弹性成像技术奠定了必要的基础。 第五章,设计了实验的总体方案,开发了超声回波高信噪比调理模块,并结合第二章中的超声柔性发射模块,集成了一套基于超声辐射力弹性成像的实验平台。在该平台上以生物组织为检测对象进行了实验研究,证实了本文所提方法的可行性和有效性。 第六章,总结了全文所取得研究成果,并展望了下一步研究工作的重点。


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