[发明专利]基于聚焦超声声振信号的弹性特性检测方法

摘要

本发明涉及一种基于聚焦超声声振信号的弹性特性检测方法，所采用的检测系统包括信号发生器、超声脉冲收发器、功率放大器、激励探头、跟踪探头、NI采集卡和计算机，通过激发激励探头，使其在聚焦区域产生ARF，引起聚焦区域介质的振动，进而发射二次超声波，检测二次超声波的幅值信息，评估介质的弹性特性。

主权项

1.一种基于聚焦超声声振信号的弹性特性检测方法，所采用的检测系统包括信号发生器、超声脉冲收发器、功率放大器、激励探头、跟踪探头、数据采集卡和计算机，通过激发激励探头，使其在聚焦区域产生ARF，引起聚焦区域介质的振动，进而发射二次超声波，检测二次超声波的幅值信息，评估介质的弹性特性。该方法包含以下步骤：(1)测量激励探头的焦距及焦斑尺寸，确定激励探头、跟踪探头与介质之间的相对位置，保证激励探头和跟踪探头的平面与介质表面平行；选择激励探头与跟踪探头垂直放置的方案；(2)设备连接，测量超声波在水中传播的声速以及在介质中传播的声速；信号发生器产生的信号，经过功率放大器放大之后用于激发激励探头；(3)调整跟踪探头位置，使其位于激励探头焦斑的短轴延长线上；(4)使用单一频率信号激发激励探头，在聚焦区域产生ARF，引起介质振动，并在聚焦区域激发二次超声波，该超声波信号能够反映介质的弹性信息；(5)跟踪探头接收二次超声波信号，该信号经过超声脉冲收发器放大，采集到的超声波信号被送入计算机；(6)提取二次超声波信号的幅值p(d,ω)作为评估介质弹性特性的指标；(7)根据下列公式计算聚焦区域介质的杨氏模量E(o₁)：其中，υ为介质的泊松比，ρ为介质的密度，ω为振动的角速度，与激励探头的中心频率相关，d为振动点o₁与检测点o₂之间的距离，c为超声波波速，θ为o₁、o₂的连线与聚焦区域长轴的夹角，F_arf(o₁)为聚焦超声波在聚焦区域由于能量变化产生的声辐射力，其中α为超声波在介质中传播的衰减系数，I为声强，其与声压的平方成正比。