[发明专利]一种新型多波束声学成像方法与系统

说明书

本发明公开了一种新型多波束声学成像系统，包括宽带声学换能器、收发转换装置、发射机、接收机、电子系统控制模块、信号处理模块、显示控制模块、互联缆和接插件，所述显示控制模块与电子系统控制模块、信号处理模块连接，所述信号处理模块与接收机连接，所述电子系统控制模块与发射机连接，所述发射机、接收机分别与收发转换装置连接，所述收发转换装置与宽带声学换能器连接。本发明通过设置宽带声学换能器、收发转换装置、发射机、接收机、电子系统控制模块、信号处理模块、显示控制模块、互联缆和接插件组成声学成像系统，并配合此系统提出一种新型多波束声学成像方法，整个系统的功耗小，且整体结构体积小，做到手持轻量化设计。

技术领域

本发明涉及了声学成像应用领域，具体是一种新型多波束声学成像方法与系统。

背景技术

声学成像在医疗诊断、水下成像、液体中成像（如油等）等领域拥有广泛的应用。为了提高分辨率，传统方法多采用直线、曲线或平面换能器阵列等方式，基于波束形成等阵处理方法提高方位向（或角度域）分辨率。上述处理方式的主要问题是对换能器阵列的加工制作工艺要求较高。为了实现上述方式，必须配置复杂的多通道声学电子系统用于发射或采集声信号，同时需要比较复杂和计算量较大的信号处理方法，整个系统的功耗较高、体积较大。特别在手持、无人系统搭载等特殊应用领域和使用环境中，传统方法不能很好的满足现实需求。为了解决上述问题，提出一种新型多波束声学成像方法与系统。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种新型多波束声学成像方法与系统，来解决上述背景技术中提出的问题。

本发明申请公开了：一种新型多波束声学成像系统，包括宽带声学换能器、收发转换装置、发射机、接收机、电子系统控制模块、信号处理模块、显示控制模块、互联缆和接插件，所述显示控制模块与电子系统控制模块、信号处理模块连接，所述信号处理模块与接收机连接，所述电子系统控制模块与发射机连接，所述发射机、接收机分别与收发转换装置连接，所述收发转换装置与宽带声学换能器连接。

优选的，所述宽带声学换能器采用电声转换材料组成，优选陶瓷材料，所述宽带声学换能器由多个换能器基元组成，各个基元之间的相对位置关系排布与使用的声信号频率相关，典型的相邻基元在法线方向上相差1倍lamda，lamda为信号中心频率波长，通过换能器指向性以及阵列设计可选择其他位置偏差，但位于-lamda至lamda之间，所述宽带声学换能器采用现有的1-3复合材料，宽带声学换能器发射超宽带声学信号，宽带声学换能器发射声波时，将信号带宽范围内的任意频率的声信号以声信号经换能器阵列波束形成后的空间角发射到空间中，同时，宽带声学换能器在接收宽带声信号的同时，宽带声学换能器在声信号经换能器阵列波束形成后的空间角方向，接收信号带宽内相应频率的声信号。

优选的，所述发射机被用于驱动宽带声学换能器发射宽带声学信号。

优选的，所述接收机被用于连接宽带声学换能器接收宽带声学信号。

优选的，所述收发转换装置被用于发射机和接收机的工作切换，确保发射机工作时发出的高压信号对接收机不造成损坏，同时接收机工作时，发射机不工作，确保接收机工作时外部干扰最小，实现目标回波弱声学信号的高质量接收。

优选的，所述电子系统控制模块被用于接收显示控制模块控制指令，用于控制发射机、接收机系统，配置发射机、接收机参数，同时监测发射机和接收机工作状态，并将工作状态上传至显示控制模块。

优选的，所述信号处理模块被用于声学信号处理，将所述接收机接收的声学信号进行处理，形成声学图像，所述信号处理模块采用通用处理器，也能采用FPGA、DSP专用处理器。

优选的，所述显示控制模块被用于视声学图像的显示，以及发射机、接收机、收发转换、信号处理及各声学电子系统的控制和参数配置。