【摘要】：超聲多普勒回波信號(hào)是一種非線性、非平穩(wěn)的信號(hào),其瞬時(shí)頻率隨著時(shí)間的變化而變化。提取出多普勒回波信號(hào)的瞬時(shí)速度對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析具有重要的意義,但由于其非平穩(wěn)性的限制,一般的信號(hào)分析方法無法提供足夠的時(shí)頻聚焦性能。時(shí)頻分析方法則能夠展示出信號(hào)的頻率隨時(shí)間的變化規(guī)律,其形式有多種,包括短時(shí)傅立葉變換、Wigner-Ville分布以及小波變換等常用的時(shí)頻分布方法。針對(duì)這幾種時(shí)頻分布方法存在不能提供足夠的時(shí)頻聚焦性能的問題,本文提出了基于廣義S變換的超聲多普勒信號(hào)瞬時(shí)速度提取方法,并進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。論文做了如下研究工作：1、本論文基于連續(xù)多普勒方法對(duì)運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行測(cè)速,從理論上分析了超聲多普勒信號(hào)處理中的幾種時(shí)頻方法。對(duì)比了這幾種方法的時(shí)頻聚焦性能,并提出將廣義S變換引入到超聲多普勒信號(hào)瞬時(shí)速度的提取上。2、在將廣義S變換應(yīng)用于多普勒信號(hào)的仿真中,我們?cè)O(shè)定超聲波入射一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)得到了多普勒回波信號(hào),計(jì)算機(jī)仿真表明了廣義S變換在超聲多普勒信號(hào)中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的瞬時(shí)速度提取上的有效性。3、我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置,構(gòu)建了由FPGA和USB 2.0芯片組成的信號(hào)采集系統(tǒng)。在實(shí)驗(yàn)中,采用該系統(tǒng)對(duì)超聲接收探頭獲得的多普勒信號(hào)進(jìn)行采集,實(shí)時(shí)傳輸?shù)絇C并以文本格式存儲(chǔ)在磁盤中。實(shí)現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)墓δ?采集系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)和功能符合超聲多普勒測(cè)量系統(tǒng)要求。4、在對(duì)實(shí)測(cè)多普勒信號(hào)的瞬時(shí)速度提取的實(shí)驗(yàn)中,利用廣義S變換信號(hào)處理程序?qū)?shí)際采集到的離散信號(hào)進(jìn)行處理,提取出多普勒信號(hào)的瞬時(shí)頻率,并計(jì)算得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的瞬時(shí)速度。通過對(duì)實(shí)測(cè)多普勒信號(hào)進(jìn)行處理,表明了廣義S變換在超聲多普勒信號(hào)中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的瞬時(shí)速度提取上的有效性。對(duì)超聲多普勒信號(hào)瞬時(shí)速度的提取是醫(yī)學(xué)超聲工程的一個(gè)研究方向,本論文的研究工作對(duì)于超聲多普勒血流瞬時(shí)速度的高精度提取具有一定的實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。
[Abstract]:Ultrasonic Doppler echo signal is a nonlinear and non-stationary signal, and its instantaneous frequency varies with time. It is of great significance to extract the instantaneous velocity of Doppler echo signal for the motion state analysis of moving targets, but due to the limitation of its non-stationarity, the general signal analysis method can not provide enough time-frequency focusing performance. Time-frequency analysis method can show the variation of signal frequency with time, including short-time Fourier transform, Wigner-Ville distribution and wavelet transform and other commonly used time-frequency distribution methods. In order to solve the problem that these time-frequency distribution methods can not provide enough time-frequency focusing performance, a method of ultrasonic Doppler signal instantaneous velocity extraction based on generalized S transform is proposed in this paper, and the computer simulation and experimental verification are carried out. The following research work has been done in this paper: 1. In this paper, several time-frequency methods in ultrasonic Doppler signal processing are analyzed theoretically based on continuous Doppler method to measure the velocity of moving objects. The time-frequency focusing performance of these methods is compared, and the generalized S transform is introduced into the instantaneous velocity extraction of ultrasonic Doppler signal. 2, in the simulation of Doppler signal, the generalized S transform is applied to the simulation of Doppler signal. The Doppler echo signal is obtained by setting the ultrasonic incident particle of a reciprocating motion. The computer simulation shows the effectiveness of the generalized S transform in the instantaneous velocity extraction of the moving target in the ultrasonic Doppler signal. 3, We designed a reciprocating mechanical device and constructed a signal acquisition system composed of FPGA and USB 2.0 chips. In the experiment, the Doppler signal obtained by ultrasonic receiving probe is collected, transmitted to PC in real time and stored on disk in text format. The function of high speed data acquisition and transmission is realized, and the technical parameters and functions of the acquisition system meet the requirements of ultrasonic Doppler measurement system. 4. In the experiment of instantaneous velocity extraction of measured Doppler signal, The generalized S transform signal processing program is used to process the discrete signal collected in practice, the instantaneous frequency of Doppler signal is extracted, and the instantaneous velocity of moving target is calculated. By processing the measured Doppler signal, the effectiveness of the generalized S transform in the instantaneous velocity extraction of moving targets in ultrasonic Doppler signals is shown. The extraction of instantaneous velocity of ultrasonic Doppler signal is a research direction of medical ultrasonic engineering. The research work of this paper has certain practical significance and application value for the high precision extraction of instantaneous velocity of ultrasonic Doppler blood flow.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB559

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本文編號(hào)：2473126