[发明专利]一种大时间带宽积的超声信号及其脉冲压缩方法及系统

权利要求书

1.一种大时间带宽积的超声信号及其脉冲压缩方法，所述方法包含：

步骤101）用于基于设定的线性调频信号的参数获取高时间精度激励信号的步骤，且该步骤进一步包含：

步骤101-1）用于由待测对象所需信号的能量和分辨率设定线性调频信号的调频时宽参数τ和调频带宽参数B以及中心频率fc的值，进而确定线性调频信号“D”；

步骤101-2）通过发射线性调频信号D，超声换能器产生的超声波在延迟介质中传播；

步骤101-3）超声换能器再将接收回波转换成电信号，经采集得到第一接收信号C；

步骤101-4）用于将线性调频信号D的自卷积结果与第一接收回波C进行解卷积运算，输出高时间精度激励波形X；

步骤102）用于自动获得高能量高分辨率脉冲压缩结果的步骤，且该步骤具体为：通过发射高时间精度激励波形X，超声换能器产生的大时间带宽积线性调频超声波在待测物体中；超声换能器再将接收回波转换成电信号，经采集得到第二回波信号Y；Y与匹配滤波器的脉冲响应h进行脉冲压缩，得到高能量高分辨率的脉冲压缩回波Z；

其中，所述调频时宽参数τ要小于超声波遇到最近处目标的传播时长；所述调频带宽参数B要小于超声换能器中心频率下降时20dB的带宽范围；所述延迟介质的厚度不小于调频时宽参数τ与其材料声速的乘积，且所述线性调频信号“D”的时间带宽积大于等于1。

2.根据权利要求1所述的大时间带宽积的超声信号及其脉冲压缩方法，其特征在于，所述的超声换能器为收发合置的换能器，或一组分别具有收和发功能的两个换能器。

3.根据权利要求1所述的大时间带宽积的超声信号及其脉冲压缩方法，其特征在于，将D的波形转化为激励电压，并将激励电压经发射放大施加到超声换能器上，产生超声波。

4.根据权利要求1所述的大时间带宽积的超声信号及其脉冲压缩方法，其特征在于，所述步骤104-1）具体采用如下处理方式获得高时间精度激励波形X：

104-1-1）按照采样频率离散化线性调频信号D；

104-1-2）将D的离散序列输入卷积运算单元，完成D的自卷积运算；

104-1-3）按照D的自卷积结果的数据长度n初始化解卷积运算单元的输入端，在解卷积运算单元包含的两个输入存储器中均存放长度为n的零值数据；

104-1-4）再对两个输入存储器赋值，分别存放D的自卷积结果数据和对第一接收回波C尾部补零后的数据；

104-1-5）迭代完成D的自卷积结果数据和对第一接收回波C尾部补零后的数据的解卷积运算，得到高时间精度激励波形数据；

104-1-6）输出高时间精度激励波形X，且高时间精度激励波形X的时间精度等于系统采样频率的倒数。

5.根据权利要求1所述的大时间带宽积的超声信号及其脉冲压缩方法，其特征在于，所述步骤102）进一步包含：

步骤102-1）将获取的高时间精度激励波形转化为激励电压，并将激励电压经发射放大施加到超声换能器上产生超声波，并在待测物体中传播；

步骤102-2）携带了待测目标特性的超声回波再经由超声换能器接收输出；

步骤102-3)将超声换能器输出的信号进行接收、放大和采集运算，从而获得携带待测目标性质的接收回波Y；

步骤102-4)运算单元接收匹配滤波器的脉冲响应h；

步骤102-4)运算单元接收Y后自动完成h和Y的时域卷积，输出脉冲压缩回波Z。

6.一种大时间带宽积的超声信号及其脉冲压缩系统，所述系统包含：

控制模块，用于依据调频时宽和调频带宽设计大时间带宽积线性调制超声信号和相应的匹配滤波器的脉冲响应函数，并对接收回波进行脉冲压缩；

激励信号产生及发射模块，用于基于设定的大时间带宽积超声信号获取高时间精度的激励波形，并将高时间精度的激励波形对应的信号发射至超声换能器，从而对待测目标进行探测；和

接收采集模块，用于：

将超声换能器接收的来自延迟介质的信号进行处理获得第一接收回波信号C，并将所述第一接收回波波形C输入所述激励信号产生及发射模块包含的运算单元用于产生高时间精度激励信号；或

将超声换能器接收的来自待测目标的信号进行处理获得第二接收回波信号Y，所述第二接收回波信号Y为携带了待测物体性质的接收回波信号。