[发明专利]一种磁热声成像的电阻率重建方法

摘要

一种磁热声成像的电阻率重建方法，包括以下步骤：首先通过激励线圈(2)对导电物体(3)施加MHz电流激励，导电物体(3)由于感应电流的作用产生焦耳热，进而产生热声信号；所述的热声信号通过耦合剂耦合到超声换能器(4)内；超声换能器(4)接收到超声信号后通过超声信号处理、采集子系统进行前置放大、滤波、二级放大等处理后，进行存储，获取高分辨率的磁热声信号；第二步利用获取的磁热声信号重建热声源分布；第三步重建矢量电位空间分量；第四步利用矢量电位空间分量求解电阻率。

主权项

一种磁热声成像的电阻率重建方法，其特征在于：磁热声成像的电阻率重建方法包括以下步骤：第一步：获取磁热声信号首先通过激励线圈(2)对导电物体(3)施加MHz电流激励，导电物体(3)由于感应电流的作用产生焦耳热，进而产生热声信号；所述的热声信号通过耦合剂耦合到超声换能器(4)内；超声换能器(4)接收到超声信号后通过超声信号处理、采集子系统进行前置放大、滤波、二级放大等处理后，进行存储；第二步：获取热声源分布已知磁热声成像的声压波动方程：${\▿}^{2}p(r,t)-\frac{1}{{c_s}^2}\frac{{\∂}^2}{\∂t^2}p(r,t)=-\frac{\mathrm{\β}}{C_P}S\left(r\right){\mathrm{\δ}}^{\′}\left(t\right)---\left(1\right)$其中，r为热声源位置坐标，p(r,t)是声压，c_s为热声源在介质中的传播声速，C_P为导电物体(3)的比热容，β为导电物体(3)的热膨胀系数，δ(t)是狄拉克函数，t为时间相，S(r)为热声源分布；对方程(1)进行解方程，首先选取导电物体的某一断层面z＝z₀，断层面z＝z₀上利用方程(1)，解方程(1)获取热声源S(x,y,z₀)；导电物体(3)上的热声源S(x,y,z)通过断层数据S(x,y,z₀)在z方向的插值得到，或者分层计算得到；热声源分布同时是电阻率和电流密度的函数，因此热声源表示为：S＝ρJ²＝ρJ·J   (2)其中，S为热声源分布，ρ为导电物体(3)的电阻率，J为导电物体(3)内电流密度分布；第三步：获取矢量电位的空间分量T考虑电流连续性定理引入矢量电位，有：$J=\▿\×T---\left(3\right)$其中，T为矢量电位空间分量，为矢量电位空间分量的旋度，为哈密度算符；考虑欧姆定律J＝σE，有：$\▿\×\mathrm{\ρ}\▿\×T=-B_1---\left(4\right)$其中，ρ为导电物体(3)的电阻率，B₁为磁感应强度，由式(3)代入式(2)，得：$\mathrm{\ρ}=\frac{S}{\▿\×T\·\▿\×T}---\left(5\right)$将式(5)代入式(4)，有$\▿\×(\frac{S}{\▿\×T\·\▿\×T}\▿\×T)=-B_1---\left(6\right)$将S(x,y,z)代入公式(6)后，结合电绝缘边界条件，对公式(6)进行非线性有限元法求解，即可重建得到矢量电位的空间分量T；第四步：获取电导率将矢量电位的空间分量T代入公式(5)，即可重建电阻率ρ。