[发明专利]一种平面波穿颅声场相位畸变补偿方法

权利要求书

1.一种平面波穿颅声场相位畸变补偿方法，其特征在于，包括：

确定颅骨模型外换能器各阵元接收到的穿过所述颅骨模型的声波时域信号；

由各所述阵元的所述声波时域信号计算各所述阵元的相位差；

根据所述相位差和不同多面体气泡的相位变化曲线确定各所述阵元对应的声学超构材料的拓扑结构；

根据各所述阵元对应的声学超构材料的拓扑结构确定补偿结构；所述补偿结构用于当固定于颅骨上时实现平面波穿颅声场相位畸变的补偿；

所述根据所述相位差和不同多面体气泡的相位变化曲线确定各所述阵元对应的声学超构材料的拓扑结构，具体包括：

制作不同柏拉图多面体形状的框架；所述框架的材料为疏水性的材料；

将所述框架浸入水中，向所述框架内的气泡发射不同频率的超声波，根据发射超声波和接收超声波测量各所述框架内气泡的相位随超声波频率的变化曲线，得到不同多面体气泡的相位变化曲线；

根据所述相位差，从不同多面体气泡的相位变化曲线中寻找各所述阵元对应的声学超构材料的拓扑结构；

所述根据各所述阵元对应的声学超构材料的拓扑结构确定补偿结构，具体包括：

根据所述拓扑结构，利用3D光刻或3D打印技术制作出每个阵元对应的声学超构材料；

采用微加工技术将所有阵元对应的声学超构材料按照阵元顺序排列，得到补偿结构。

2.根据权利要求1所述的一种平面波穿颅声场相位畸变补偿方法，其特征在于，所述由各所述阵元的所述声波时域信号计算各所述阵元的相位差，具体包括：

对于第n个阵元，将第i个阵元的所述声波时域信号确定为参考信号；n≠i；

构建第n个阵元的所述声波时域信号与所述参考信号的互相关函数，根据所述参考信号建立自相关函数；

由所述互相关函数最大时对应的互相关函数的时间延迟和所述自相关函数最大时对应的自相关函数的时间延迟，计算第n个阵元的相位差。

3.根据权利要求2所述的一种平面波穿颅声场相位畸变补偿方法，其特征在于，所述构建第n个阵元的所述声波时域信号与所述参考信号的互相关函数，根据所述参考信号建立自相关函数，具体公式为：

其中，R_ref,n(τ_ref,n)表示参考信号r_ref(t)和第n个阵元接收到的时域声场信号之间的互相关函数，R_ref,ref(τ_ref)表示参考信号的自相关函数，τ_ref,n表示互相关信号的时间延迟，τ_ref表示自相关函数的时间延迟，t表示时间，r_n(t-τ_ref,n)表示对第n个阵元接收到的信号延时τ_ref,n时间后的信号，r_n(t-τ_ref)表示对第n个阵元接收到的信号延时τ_ref时间后的信号。

4.根据权利要求1所述的一种平面波穿颅声场相位畸变补偿方法，其特征在于，所述确定颅骨模型外换能器各阵元接收到的穿过所述颅骨模型的声波时域信号，具体包括：

将所述换能器的各阵元放置在所述颅骨模型的外侧，将虚拟阵元放置在所述颅骨模型的内侧；

驱动所述虚拟阵元发射声波，使所述虚拟阵元发射的声波穿过所述颅骨模型；

所述换能器的各阵元接收穿过所述颅骨模型的声波，得到各所述阵元所在位置的声波时域信号。

5.根据权利要求1所述的一种平面波穿颅声场相位畸变补偿方法，其特征在于，所述制作不同柏拉图多面体形状的框架，具体包括：

采用3D光刻或3D打印技术制作不同柏拉图多面体形状的框架。

6.根据权利要求1所述的一种平面波穿颅声场相位畸变补偿方法，其特征在于，在所述确定颅骨模型外换能器各阵元接收到的穿过所述颅骨模型的声波时域信号之前，还包括：

采用颅骨的CT扫描数据构建所述颅骨模型。