[发明专利]基于频谱分析和时域相关法的磁声信号特征分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁声信号的频谱分析，包括磁声信号与输入电流激励以及与声传感器系统函数之间相关性分析。特别是涉及一种基于频谱分析和时域相关法的磁声信号特征分析方法。

背景技术

磁声成像作为一种近些年被提出来的一个新的医学成像方法，由于其同时具备了超声成像和核磁共振成像的特点，因此具有非常好的空间分辨率和对比度，它的研究发展受到了各国的重视。然而，对磁声成像的广泛关注和研究多集中在成像方面，很多研究都是基于对成像算法的研究。对磁声信号本身的特征研究还相对较少见，而这些特征量对于我们真正认识磁声信号很关键，所以从磁声信号中提取出相关的特征量就显得尤为重要和必要，这对将来磁声成像的发展很重要。

磁声信号是把样本放置在一个均匀静磁场中，然后对样本施加一个激励，这样在样本内部就会形成涡流，涡流在静磁场的作用下收到洛伦兹力的作用，然后产生振动，这时和样本在同一水平面上放置一个超声探头对产生的超声信号进行接收，探头旋转一周就可以获得样本的一周信息，从而进行重建。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于频谱分析和时域相关法的磁声信号特征分析方法，该方法利用频谱分析和相关性分析的方法对超声探头采集到的磁声信号进行特征量分析，即利用频谱分析得到磁声信号的频率分布范围，以及磁声信号的中心频率，利用相关性求出磁声信号与输入激励和探头系统响应的相关系数，可以看出不同频率和不同幅值下磁声信号与上述两种信号之间的相关性。

本发明所采用的技术方案是：一种基于频谱分析和时域相关法的磁声信号特征分析方法，包括如下步骤：

1）固定样本，采集不同参数下的磁声信号，包括：

（1）在水槽中固定铜导线样本，使水槽放置于一个均匀的静磁场中，并在铜导线的一端串联一个电阻R，通过注入电流施加激励电压，采集电阻两端的电压信号；

（2）首先保持频率在1MHZ的固定频率下，通过改变输入电压的大小来采集信号；

（3）再保持输入电压固定不变，通过改变输入激励频率的大小来采集信号；

2）分别对采集到的磁声信号进行傅里叶频谱分析，即：

对采集到的磁声信号，采用短时傅里叶变换得到频域图，根据频域图得到信号的频率成分分布以及中心频率的位置，并进行分析；

3）分别对采集到的磁声信号与输入激励信号即电阻两端的电压信号以及磁声信号与超声探头的系统响应做相关性分析，具体是：

对采集到的磁声信号采用相关分析，分别得到了磁声信号与输入激励信号以及磁声信号与超声探头的系统响应之间的相关系数，并进行分析。

步骤1）中所述采集电阻两端的电压信号是用于作为输入激励信号。

步骤1）中所述的采集信号包括：采集铜导线的磁声信号和电阻两端的电压信号。

步骤2）中所述的采用短时傅里叶变换得到频域图具体是采用的如下公式：

X(τ,f)=∫-∞+∞x(t)w(t-τ)e-j2πftdt]]>

式中x(t)为信号，其中t为信号的时间变量，f为信号的采样频率，w(τ)为选取的矩形窗，τ为窗函数的时间尺度，决定了窗函数的窗宽，j代表复数。

步骤3）所述的对采集到的磁声信号采用相关分析，包括：

（1）分别对不同大小输入激励电压下以及输入激励不同频率下，分别求出采集到的磁声信号与输入激励信号以及磁声信号与超声探头的系统响应的相关系数；

（2）对分别求得的相关系数做统计处理；