[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在审

专利信息
申请号: 201510934671.X 申请日: 2015-12-15
公开(公告)号: CN105548373A 公开(公告)日: 2016-05-04
发明(设计)人: 刘桂雄;唐文明 申请(专利权)人: 华南理工大学
主分类号: G01N29/34 分类号: G01N29/34
代理公司: 北京天奇智新知识产权代理有限公司 11340 代理人: 陈新胜
地址: 510640 广东*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 准单次 正交 互补 golay 超声 相控阵 编码 激励 方法
【说明书】:

技术领域

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Lc=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。

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