相控陣超聲成像算法研究及系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、超聲相控陣技術(shù)可以靈活地控制超聲聲束的時空特性，具有可視化成像檢測，提高超聲檢測的信噪比、靈敏度和分辨力等多項優(yōu)點，成為近年來國際無損檢測領(lǐng)域的研究熱點。本文旨在相控陣超聲成像算法研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計一種32通道相控陣超聲成像系統(tǒng)，并進行相關(guān)算法的實現(xiàn)和驗證。主要工作如下：
　　1．深入研究了超聲相控陣技術(shù)的原理和各種成像算法，分析了延時控制精度對系統(tǒng)分辨力的影響；研究了一種基于正交包絡(luò)檢波技術(shù)的聲束形成算法，分析和驗證表明，該算法

2、具有比傳統(tǒng)算法更高的空間分辨力和抗噪聲性能，且對系統(tǒng)采樣率和存儲量的要求更低。
　　2．提出了一種虛擬陣列超聲成像方法。該方法采用單陣元分時發(fā)射，避開了高精度延時控制的要求，大大降低了發(fā)射系統(tǒng)實現(xiàn)的難度。針對接收過程的復(fù)雜性給出了一種簡化的接收模型，可降低接收系統(tǒng)實現(xiàn)的復(fù)雜度。經(jīng)驗證，該方法具有比相控陣扇形掃查成像方法更高的空間分辨力。
　　3．提出了一種32通道相控陣超聲成像系統(tǒng)硬件設(shè)計方案，采用模塊化設(shè)計方法，完成了超聲

3、發(fā)射系統(tǒng)、高壓產(chǎn)生/隔離系統(tǒng)、32通道接收系統(tǒng)、FPGA系統(tǒng)、嵌入式處理器系統(tǒng)的詳細設(shè)計。采用ADI公司的8通道模擬前端芯片AD9273提高了接收系統(tǒng)的集成度；采用Xilinx公司的Spartan6系列FPGA提高了實時處理能力；采用ARM11微處理器提高了后處理能力和顯示系統(tǒng)的分辨率。
　　4．完成了各子系統(tǒng)的原理圖與印制電路板(Printed Circuit Board, PCB)設(shè)計、硬件電路焊接和調(diào)試，目前各部分電路均能正