[发明专利]一种准单次正交互补Golay(A,B)码超声相控阵编码激励方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种准单次正交互补Golay(A,B)码超声相控阵编码激励方法。

背景技术

超声相控阵系统性能关键技术中，通过增强发射能量来提高仪器的穿透力、分辨 力是工业无损探伤关键技术之一，如增大收发孔径、改善探头匹配电路、提高发射电压，但 这使硬件系统变得复杂且可控性变差，直接影响到仪器的稳定、可靠性，而采用编码激励技 术发射多个连续波间接增强发射能量(接收端对低电压的连续波进行能量聚合)能避免该 问题产生。单次激励如YannisS.Avrithis等(1998)采用CDMA(CodeDivisionMultiple Access)伪随机编码激励超声系统，较传统单脉冲激励方式有更高图像采集率、横向分辨力 和对比度；韩国JeongJS.学者(2013)使用Barker编码技术抑制高强度聚焦超声带来干扰 达-40dB；美国Vanderbilt大学ByramB.等学者(2014)采用Chirp码调频模式，有效抑制超 声多路径与波束形成的杂波；但上述解码效果不理想(产生水距离平旁瓣，不能还原成理想 的回波信号)且发射电路复杂。双次激励如利福尼亚大学JinhyoungPark(2010)采用Golay 码激励技术与6dB带宽放大器，实现10～110MHz频带内纹波在4dB内，体现卓越性能；中国科 学技术大学(2010)用Chirp信号调制Golay互补码激励，增加医学超声透射深度与抗干扰能 力；中国医学科学院(2014)用长度为4的Golay互补序列获得了更高的信噪比；理论上虽达 到理想解码效果，但需两次发射，效率低、可靠性差。

本文基于优良正交互补Golay码分析编码激励原理，提出一种准单次激励解码技 术，能达到理想的解码效果，改善传统Golay编解码技术：两次发射实现一次接收解码以牺 牲脉冲重复频率PRF(PulseRecurrenceFrequency)50％的缺点，最后通过构建8位正交互 补Golay码实施超声相控阵仪器收发系统控制方案，通过ModelSim仿真其性能，回波幅度增 大约16倍，由FPGA(FieldProgrammableGateArray)验证其效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种准单次正交互补Golay(A,B)码超 声相控阵编码激励方法，对传统A、B码分次激励的方案进行改进，提出准单次激励方案，该 方法使得相控阵仪器基于Golay编码激励方式的扫查效率提高50％、避免两次发射、接收信 号不一致带来的解码误差，且大幅度提高信噪比。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种准单次正交互补Golay(A,B)码超声相控阵编码激励方法，该方法包括：

a由GolayA码超声编码激励波形；

b回波通过噪声抑制-反卷积法对A码求反卷积、B码求卷积，同时得

到B码激励回波，形成准单次激励；

c分别对A、B码激励回波进行脉冲压缩，再矢量求和实现解码。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：对传统Golay A、B码分次激励方案进行改进，提出准单次激励方案，通过GolayA码实际激励一次，由软件 算法实现GolayA→B码激励转换因子，通过解反卷积方式求解转换因子，考虑到实际应用 情况，接收回波信号都携带噪声，提出了基于噪声抑制-反卷积模型，有效抑制噪声的放大。 采用FPGA作为实现工具，能快速现实两次激励到准单次激励的转换，避免了物理硬件上以 牺牲效率的Golay(A,B)两次激励技术，在超声相控阵仪器前端收发系统中具有重要的实际 意义，从而提高其扫查效率50％与信噪比。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实 施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是一种准单次正交互补Golay(A,B)码超声相控阵编码激励方法流程图；

图2是编码电路控制器组成原理框图；

图3是编码激励波形生产过程；

图4是GolayA→B激励转换离散差分方程方框图；

图5是准单次Golay码激励实际解码模型；

图6是码长L_c＝8、5MHz探头Golay(A、B)编码激励与解码ModelSim仿真图；

图7是准单次编码激励FPGA解码效果图。