生物软组织超声背向散射信号的仿真

生物组织超声背向散射信号的建模与仿真在超声散射分析与组织定征和超声成像等方面具有十分重要的意义。在对超声背向散射信号建模的基础上,提出了一种生物组织超声背向散射信号仿真的新方法,这种方法的特点是综合考虑了散射元空间分布与组织中的超声衰减现象这两种不同类型的效应,同时还考虑了肝脏组织不同类型的散射模式,即规则散射与弥漫散射这两种类型的散射。规则散射信号振幅服从Ｋ分布,散射元间距服从Ｇａｍｍａ分布。弥     

非均匀软组织声散射的理论模型

根据非均匀软组织的结构特点,在声散射基本理论的基础上,利用非均匀介质中的波动方程以及Ｇａｕｓｓ定理和Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ Ｈｕｙｇｅｎｓ积分方程,推导出了软组织声散射的理论模型。     

检测和分离生物组织超声反射波和散射波的方法──相关系数平方包络线峰值阈值法

给出了一种适用于生物组织反射界面定位及分离反射波和散射波的方法——相关系数平包络线峰值阈值法。此法以相关检测为基础，经改进后，采用相关系数的平方作为界面检测的特征参量。通过设定阈值，在相关系数平方包络线峰值组成的集合内检测反射界面，再利用估计的反射波和入射波的比例系数将反射波和散射波分开。然后通过减小噪声对相关系数的影响，使检测性能进一步改善。计算机仿真实验和生物组织仿真模块实验表明，此法既可改善随深度增加而来的信噪比降低引起的检测率降低，又可使检测过程简化。     

人体软组织微观结构的超声散射分析

分别利用ＡＲ倒谱和小波变换的方法，研究脾脏组织超声散射元的平均间距．结果表明，离体和在体情况下组织散射元的平均间距不同．ＡＲ倒谱和小波变换相结合是确定组织散射元间距的有效方法．     

超声回波参数的高斯与牛顿迭代法计算

应用超声回波模型,对检测目标的超声回波进行模拟,在模拟过程中应用高斯与牛顿法迭代出估计参数.结果表明,该算法能以较少的迭代次数计算出向量参数,但对模型中到达时间初值设定较为敏感,这可用常规方法(互相关或小波变换、遗传算法等)解决.     

层状介质模型的散射波场

运用逆散射序列方法能去除自由表面和内部多次波.通过研究正散射序列的性质,讨论了散射序列与一次波和多次波的关系,指出了用散射理论描述多次波和一次波的步骤和方法;此外,讨论了Bom近似与逆散射序列成像之间的差异.研究结果表明Bom近似成像法仅对于小扰动量适用,对于大扰动量,Bom近似值会产生较大的误差,而运用逆散射序列成像可以得到模型参数的精确值.     

超声冲击回波法理论与实验结果讨论

首先根据弹性波波动理论推导了冲击回波方法的基本原理,通过对混凝土模型与混凝土楼板的测试实验,进行了超声冲击回波法在几种激发方式下的记录峰频变化及厚度测试结果的分析.结果表明:在文中采用的激发条件下,冲击回波法的应用效果还不够稳定,最后讨论了激发方式与测试对象等影响因素,提出完善该方法的研究方向.     

预应力管桩反射波法的三维波场分析

文章建立了管桩的三维动力学模型,运用柱坐标下的弹性波动方程求解自由管桩的动力响应;利用交错网格有限差分法编制相应程序,通过数值计算得到桩身各点在不同时刻的振动速度;探讨了完整桩在竖向激振力作用下的瞬态动力响应,绘制管桩低应变动测的三维波场图;研究管桩的三维干扰效应,阐明了应力波在管桩中的传播理论,直观地显示管桩中除纵波外还存在横波和面波。模型桩实验实测曲线上的信号均能与数值模拟所得波场图一一对应,说明了数值模拟的正确性。文中还比较了不同纵向线上各点的干扰情况,直观地验证了90°为较理想的传感器安装点。     

基于散射电场的飞机旋翼多普勒回波模拟

旋翼飞机飞行过程中会产生具有独特多普勒特征的雷达回波,通过对旋翼回波的准确模拟,可为不同类型飞机的精确识别提供重要依据.针对现有散射点叠加算法的假设缺陷,从目标高频电磁散射理论出发,提出了基于散射电场的飞机旋翼回波模拟方法.依据电磁散射场与雷达回波方程间的数学关系,发现目标回波的基带信号与目标后向散射电场的复振幅矢量具...     

软组织成分含量对超声衰减特性影响的实验分析

应用谱差测软组织衰减的方法,分析软组织主要成分含量的变化对组织超声衰减的影响。结果表明,脂肪和胶原蛋白及水分含量对组织衰减有较大影响。随着组织中脂肪含量的增高,其衰减有较显著增加。     

碳酸盐岩孔洞模型中超声波传播特性

 以孔洞型碳酸盐岩的小岩柱为对象,采用二维超声波数值模拟与物理模型实验相结合的方法,从运动学及动力学角度,研究了多频率下超声波在不同尺寸、形状及分布的孔洞模型中的传播特性。结果表明,不连续分布的单孔洞,其尺寸变化对声波速度几乎无影响但与衰减系数呈正相关,在相同尺寸下随测试频率的增加声波速度有增加的趋势,衰减系数与频率间呈幂函数递增关系;圆形孔洞、方形孔洞对声波速度影响与孔隙度有关,孔隙度9%为临界值,低于9%时影响不敏感（可忽略）,高于9%时圆形孔洞对衰减系数的影响大于正方形孔洞的影响;椭圆形孔洞的影响与其纵横比有关,纵横比大于1时,随纵横比增加衰减系数的变化幅度较小,反之则衰减系数的变化幅度较大;随孔洞分布集中度的增加,声波速度呈线性规律减小,衰减系数呈线性规律增加。     

改进的最大似然法在入反射波合成波浪场中应用研究

模拟了多向不规则波入射波与反射波相互叠加的合成波浪场，应用改进的最大似然法（MMLM）对入射波与反射波的方向谱进行了分离，同时给出了反射系数的方向谱和综合反射系数。改变不同的波浪条件和仪器阵列的布置条件，检验了MMLM的有效性和可靠性。将此方法应用于基床直立堤反射的实验研究，取得了较好的结果。     

基于超声阻抗和回波声压的外感式液位测量方法

基于容器中液位上下方气液介质的超声阻抗的不同,会引起入射超声波束在容器内壁处的反射和透射特性产生差异,可以利用这个差异,从容器的外部来检测液位。首先分析圆形活塞式探头在金属容器壁内的声场分布特征,在此基础上建立了回波声压的计算模型,最后通过选取一系列不同壁厚的容器和不同直径的探头进行了实验验证,检测结果能够很好地符合理论分析,测量精度能满足检测要求。     

基于遗传算法和高斯牛顿法的超声回波信号参数估计

在超声回波信号参数估计中,如果高斯牛顿法选取的迭代初值接近参数向量的真实解,则容易找到最优解;如果初始值远离最优解,则高斯牛顿法不收敛或者只收敛到局部最优解。针对高斯牛顿法对迭代初值敏感的问题,提出了遗传算法和高斯牛顿法结合的参数估计方法。该方法充分利用遗传算法善于进行全局搜索和高斯牛顿法善于进行局部快速搜索的优点,首先使用遗传算法求出超声回波信号的参数初值,然后利用这组初值进行高斯牛顿法迭代搜索。仿真结果表明,基于遗传算法和高斯牛顿法相结合的方法,具有收敛速度快、精确度高的特点。     

超声波辅助引发丙烯酰胺-二甲基二烯丙烯基氯化铵反相微乳液共聚合

借助超声波辅助引发,采用反相微乳聚合法合成了丙烯酰胺（AM）-二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)的共聚物。研究了不同引发体系、超声波功率、单体、氧化还原引发剂用量及配比等因素对聚合物特性黏度和阳离子度的影响。结果表明：采用超声波辅助引发聚合,可以得到特性黏度大,阳离子度高的共聚物;超声波功率影响结果较为明显,阳离子度在超声波功率为175W时最大,为17.70%（摩尔分数）,特性黏度在超声波功率为125W时最大,为3.9585dl/g;在超声波功率为125W,n(AM)∶n(DMDAAC)=6∶4,单体用量为25%（以水相总质量为基准）,n_引发剂∶n_单体=1.12%,n_氧化剂∶n_还原剂=1∶1时,所得聚合物的特性黏度和阳离子度最佳,值为3.2747dl/g和17.35%。     

超声导波定量评价长骨骨折状况

采用超声导波评价长骨骨折已成为近年来的研究热点之一,为了定量地评价长骨骨折状况,本文采用二维时域有限差分仿真方法定量分析了超声导波在部分断裂和完全断裂的长骨中的传播情况.结果表明,采用低频窄带高斯包络正弦信号可成功激励出两个低阶导波模式S0和A0,其中A0模式对长骨骨折状况较为敏感.S0和A0模式幅度的比值S0/A0被用于评价长骨骨折程度,S0/A0随裂纹宽度、裂纹深度的增加显著上升.因此超声导波模式转换现象可用于定量表征骨折长骨的裂纹深度和裂纹宽度的变化,对长骨骨折愈合的监测也具有一定意义.     

基于超声热波方法的铝合金应力腐蚀裂纹检测与识别

针对飞行器结构中应力腐蚀裂纹的快速高效检测需求,采用超声红外热波方法进行了检测试验研究。在改进WOL铝合金材料应力腐蚀裂纹试件上,改变超声激励位置在裂纹尖端延伸方向并沿裂纹接触面的切线方向上、在裂纹尖端延伸方向并垂直于裂纹接触面上以及在试件开口延伸方向并垂直于裂纹接触面上,获得了不同激励位置下试件的表面温度场分布,通过提取裂纹方向上的线温,实现了对裂纹的定量识别。结果表明:超声红外热波技术能够快速准确地检测到铝合金应力腐蚀裂纹,将超声波激励源布置在裂纹尖端延伸方向并垂直于裂纹接触面上时,能够更好地激发裂纹缺陷。