本文關(guān)鍵詞：偽隨機(jī)碼調(diào)制LFM的稀疏線性陣列超聲成像的研究

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【摘要】：超聲成像技術(shù)憑借其無損、直觀、原理簡單等特點已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在醫(yī)療檢測和工業(yè)生產(chǎn)的檢測中,為病情的確診和工業(yè)產(chǎn)品的檢測提供了較大的便利。目前,大部分的超聲成像系統(tǒng)采用的是多次發(fā)射聚焦和接收聚焦的模式,電路設(shè)計較復(fù)雜,成本也隨之增加。本文以減小系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜度、降低超聲成像系統(tǒng)的成本和提高超聲成像的質(zhì)量為目的展開了研究。本文首先介紹和分析了超聲成像系統(tǒng)的組成,從換能器陣列的布陣方式、發(fā)射信號的選擇、信號處理方法和成像方式等方面進(jìn)行總結(jié),提出了基于偽隨機(jī)碼調(diào)制線性調(diào)頻信號和稀疏線性陣列的自適應(yīng)波束形成超聲逐點幅度成像方法。然后針對傳統(tǒng)超聲成像系統(tǒng)多次發(fā)射聚焦和接收聚焦的復(fù)雜模式,本文采用發(fā)射陣元同時發(fā)射且只需發(fā)射一次的模式進(jìn)行。換能器陣列進(jìn)行稀疏排列,4個發(fā)射陣元和8個接收陣元稀疏排列并利用虛擬陣元技術(shù)可以構(gòu)建出32個等間距的虛擬陣元陣列,即用12個陣元實現(xiàn)32個陣元的性能。因為采用一次且同時發(fā)射的模式,在實現(xiàn)虛擬陣元技術(shù)時就需要4個發(fā)射信號具有好的正交性。在分析了常用的發(fā)射信號的基礎(chǔ)上,提出了偽碼調(diào)相線性調(diào)頻的信號作為發(fā)射信號,偽隨機(jī)碼選擇個數(shù)多且具有好的正交性的Go1d碼序列,進(jìn)行Gold碼調(diào)相同時線性調(diào)頻操作后使得發(fā)射信號具有好的正交性和脈沖壓縮特性。為了進(jìn)一步提高超聲成像的質(zhì)量,特別是提高成像的橫向分辨率能力,在發(fā)射信號具有脈沖壓縮性能的基礎(chǔ)上對Capon自適應(yīng)波束形成方法進(jìn)行了部分改進(jìn),將編碼激勵技術(shù)與Capon算法結(jié)合。利用脈沖壓縮以后的信號求得自適應(yīng)權(quán)值,對脈沖壓縮以后的信號進(jìn)行自適應(yīng)加權(quán)延時疊加,實現(xiàn)幅度成像。最后根據(jù)對各個環(huán)節(jié)的設(shè)置,進(jìn)行綜合仿真。實驗結(jié)果表明基于偽碼調(diào)制線性調(diào)頻信號和稀疏線性陣列的自適應(yīng)波束形成超聲逐點幅度成像方法能夠?qū)崿F(xiàn)對比度高,空間分辨能力強(qiáng)的超聲成像。另外,本文還進(jìn)行了對應(yīng)的超聲成像前端系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn),可以實現(xiàn)本文構(gòu)造的發(fā)射信號的發(fā)射,對接收的信號可以進(jìn)行后續(xù)的離線處理,完成成像,用以證明新的成像模式的有效性。
【關(guān)鍵詞】：超聲成像 稀疏陣列 編碼調(diào)制 自適應(yīng)波束形成
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN911.7;TB559
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 超聲成像國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀9
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 超聲成像系統(tǒng)的構(gòu)成與發(fā)展趨勢10-12
• 1.4 基于稀疏陣列的新的超聲成像模式的提出12-13
• 1.5 論文主要工作及內(nèi)容安排13-15
• 1.5.1 論文主要解決的問題13
• 1.5.2 論文的內(nèi)容安排13-15
• 第二章 稀疏線性陣列和發(fā)射信號的優(yōu)化與設(shè)計15-35
• 2.1 稀疏陣列的優(yōu)化方法15-18
• 2.2 稀疏線性陣列的優(yōu)化18-24
• 2.2.1 基于遺傳算法的稀疏線性布陣技術(shù)實現(xiàn)18-19
• 2.2.2 基于虛擬陣元技術(shù)的稀疏線性陣列優(yōu)化19-21
• 2.2.3 遺傳算法稀疏布陣與虛擬陣元技術(shù)的布陣性能對比21-24
• 2.3 發(fā)射信號的優(yōu)化方法24-26
• 2.4 偽隨機(jī)碼調(diào)制LFM的發(fā)射信號模型及性能分析26-34
• 2.4.1 偽隨機(jī)碼調(diào)制LFM的發(fā)射信號模型26-28
• 2.4.2 偽隨機(jī)碼調(diào)制LFM的復(fù)合信號的性能分析28-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第三章 基于偽碼調(diào)制LFM信號的自適應(yīng)波束形成方法35-47
• 3.1 波束形成概述35-36
• 3.2 時域波束形成方法36-40
• 3.2.1 固定加權(quán)波束形成方法36-37
• 3.2.2 自適應(yīng)加權(quán)波束形成方法37-40
• 3.3 基于編碼信號的LFM-CAPON自適應(yīng)加權(quán)波束形成算法40-41
• 3.4 LFM-CAPON自適應(yīng)波束形成算法的性能分析41-45
• 3.4.1 波束的指向性能41-43
• 3.4.2 干擾信號的方向?qū)Σㄊ纬傻挠绊?/span>43-44
• 3.4.3 波束性能隨陣元個數(shù)的變化44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第四章 仿真成像47-56
• 4.1 超聲成像仿真環(huán)境及參數(shù)設(shè)置47-48
• 4.2 成像的仿真步驟48-50
• 4.3 仿真實驗結(jié)果及分析50-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第五章 基于任意信號的稀疏陣列超聲成像前端系統(tǒng)設(shè)計56-64
• 5.1 超聲成像前端系統(tǒng)的整體設(shè)計56-57
• 5.2 信號發(fā)射與接收系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)57-62
• 5.2.1 信號發(fā)射部分的設(shè)計實現(xiàn)57-60
• 5.2.2 信號接收部分的設(shè)計實現(xiàn)60-61
• 5.2.3 數(shù)據(jù)通信與上位機(jī)軟件介紹61-62
• 5.3 本章小結(jié)62-64
• 第六章 總結(jié)與展望64-66
• 6.1 全文總結(jié)64-65
• 6.2 未來工作的展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 致謝69-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文70
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與項目情況70

【參考文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 杜英華;合成孔徑聚焦超聲成像技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 黃偉;稀布陣列天線的陣元分布優(yōu)化設(shè)計研究[D];電子科技大學(xué);2012年

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本文編號：1087580