基于柔性超声换能器单元的移动振源追踪方法及装置与流程

文档序号:15682358发布日期:2018-10-16 20:42阅读:187来源:国知局

本公开涉及超声监控领域,尤其涉及一种基于柔性超声换能器单元的移动振源追踪方法及装置。



背景技术:

振动是自然界物体一种最基本的运动形式,例如扬声器振膜的振动、树枝的振动、心脏的跳动等等。物体振动的特性可用振幅和频率来描述,在正常情况下,物体的振动频率会保持自己的固有规律。通过对物体振动的振幅和频率的监控,可以判断物体的安全状况。例如,对风力发电机叶片的振动频率的监控,可以判定风力机当前是否安全;对人体心脏的跳动频率的监控,可以判断人当前是否健康。

有鉴于此,工业界开发了各种各样的振动频率监控方法。其中,对于物体整体和表面的振动频率,例如风力机叶片的振动频率,可以通过激光位移传感器、应变片或压电陶瓷来进行追踪以监控振动频率。对于物体内部振动源(或称振源)的振动频率,例如人体心脏跳动频率,则可以使用超声波追踪物体内部的振源来监控振动频率。

但是对物体内部振源的追踪,现有的追踪方法存在两个问题:第一个问题是当前的超声换能器单元作为探头多为硬质材料,当被监控物体的表面不能与探头良好配合时,例如对球形物体内部探测时,不能很好的贴附于球形物体的表面,因此难以对球形物体的内部进行扫描,无法实现对球形物体内部振源的追踪;第二个问题是物体内部的振源有可能处于移动状态,例如水下的蛙人或潜艇,传统的追踪方法很容易丢失目标,并且持续性追踪存在追踪效率低的问题。



技术实现要素:

有鉴于此,本公开提出了一种基于柔性超声换能器单元的移动振源追踪方法及装置,通过使用柔性超声换能器单元对振源进行扫描以及通过非连续性的空间扫描方法,能够实现对任意材料和任意形状的物体表面的良好贴附,以及对物体内部移动振源的快速追踪。

根据本公开的一方面,提供了一种基于柔性超声换能器单元的移动振源追踪方法,其特征在于,包括:

将待扫描空间划分为多个子空间,其中,所述待扫描空间中包括所述移动振源;

为所述多个子空间设置相应的编号;

根据所述多个子空间的编号,控制柔性超声换能器单元对所述多个子空间进行扫描;

根据对所述多个子空间进行扫描返回的回波信号,确定第一目标子空间,其中,所述第一目标子空间为回波信号的频率偏量和/或信号强度最大的子空间;

根据所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量和/或信号强度,确定是否结束扫描过程;

如果确定结束扫描过程,则将所述第一目标子空间确定为所述移动振源所在的空间。

在一种可能的实现方式中,根据所述多个子空间的编号,控制所述柔性超声换能器单元对所述多个子空间进行扫描,包括:

从所述多个子空间中选择部分子空间,所述部分子空间均匀的分布在所述多个子空间中;

根据所述部分子空间的编号,控制所述柔性超声换能器单元顺序地对所述部分子空间进行扫描。

在一种可能的实现方式中,根据对所述多个子空间进行扫描返回的回波信号,确定第一目标子空间,包括:

根据对所述部分子空间进行扫描返回的回波信号,确定第二目标子空间,所述第二目标子空间为所述部分子空间中回波信号的频率偏量和/或信号强度最大的子空间;

选择所述第二目标子空间周围的多个子空间;

根据所述第二目标子空间周围的多个子空间的编号,控制所述柔性超声换能器单元对所述第二目标子空间周围的多个子空间进行扫描;

根据对所述第二目标子空间周围的多个子空间进行扫描返回的回波信号,确定所述第一目标子空间。

在一种可能的实现方式中,其特征在于,根据所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量和/或信号强度,确定是否结束扫描过程,包括:

如果所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量和/或信号强度满足阈值条件,则结束扫描;

如果所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量和/或信号强度不满足阈值条件,则将所述第一目标子空间划分为多个子空间,返回为所述多个子空间设置相应的编号的步骤。

在一种可能的实现方式中,

所述柔性超声换能器单元包括多个柔性超声换能器,所述多个柔性超声换能器呈圆环形阵列或矩形阵列分布在柔性基底上,并通过柔性材料封装在柔性基底上;

其中,所述柔性超声换能器包括声匹配层,所述声匹配层的外表面设有外壳,所述外壳为向外凸起的抛物面形状。

根据本公开的另一方面,提供了一种基于柔性超声换能器单元的移动振源追踪装置,包括:

子空间划分模块,用于将待扫描空间划分为多个子空间,其中,所述待扫描空间中包括所述移动振源;

编号模块,用于为所述多个子空间设置相应的编号;

控制模块,用于根据所述多个子空间的编号,控制所述柔性超声换能器单元对所述多个子空间进行扫描;

确定模块,用于根据对所述多个子空间进行扫描返回的回波信号,确定第一目标子空间,其中,所述第一目标子空间为回波信号的频率偏量和/或信号强度最大的子空间;

结束扫描确定模块,用于根据所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量和/或信号强度,确定是否结束扫描过程;

移动振源的空间确定模块,用于如果确定结束扫描过程,则将所述第一目标子空间确定为所述移动振源所在的空间。

在一种可能的实现方式中,控制模块包括:

第一子空间选择模块,用于从所述多个子空间中选择部分子空间,所述部分子空间均匀的分布在所述多个子空间中;

第一控制单元,用于根据所述部分子空间的编号,控制所述柔性超声换能器单元顺序地对所述部分子空间进行扫描。

在一种可能的实现方式中,确定模块包括:

第一确定单元,用于根据对所述部分子空间进行扫描返回的回波信号,确定第二目标子空间,所述第二目标子空间为所述部分子空间中回波信号的频率偏量和/或信号强度最大的子空间;

第二子空间选择模块,用于选择所述第二目标子空间周围的多个子空间;

第二控制单元,用于根据所述第二目标子空间周围的多个子空间的编号,控制所述柔性超声换能器单元对所述第二目标子空间周围的多个子空间进行扫描;

第二确定单元,用于根据对所述第二目标子空间周围的多个子空间进行扫描返回的回波信号,确定所述第一目标子空间。

在一种可能的实现方式中,结束扫描确定模块,包括:

结束扫描确定单元,用于如果所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量和/或信号强度满足阈值条件,则结束扫描;

如果所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量和/或信号强度不满足阈值条件,则将所述第一目标子空间划分为多个子空间,返回为所述多个子空间设置相应的编号的步骤。

在一种可能的实现方式中,所述柔性超声换能器单元包括多个柔性超声换能器,所述多个柔性超声换能器以圆环形阵列或矩形阵列分布在柔性基底上,并通过柔性材料封装在柔性基底上;

其中,所述柔性超声换能器包括声匹配层,所述声匹配层的外表面设有外壳,所述外壳为向外凸起的抛物面形状。

通过将待扫描空间划分为多个子空间,控制柔性超声换能器单元对所述多个子空间进行扫描,根据对多个子空间扫描返回的回波信号最强的子空间所在的位置确定移动振源的位置,实现了非连续性的扫描追踪,相比于持续性追踪能够更快速的追踪到移动振源。根据本公开的基于柔性超声换能器单元的移动振源追踪方法及装置,能够实现对任意材料、任意形状的物体表面的良好贴附,进而实现对任意材料、任意形状的物体内部移动振源的追踪,并提高了追踪效率。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明,本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面,并且用于解释本公开的原理。

图1示出根据本公开一实施例的基于柔性超声换能器单元的移动振源追踪方法的流程图。

图2示出根据本公开一实施例的多个子空间划分的示意图。

图3示出根据本公开一实施例的柔性超声换能器单元超声波发射方向改变的示意图。

图4示出根据本公开一实施例的柔性超声换能器单元超声波聚焦发射的示意图。

图5示出根据本公开一实施例的步骤s13的方法的流程图。

图6示出根据本公开一实施例的步骤s14的方法的流程图。

图7示出根据本公开一实施例的步骤s15的方法的流程图。

图8示出根据本公开一实施例的超声换能器的结构示意图。

图9示出根据本公开一实施例的基于柔性超声换能器单元的移动振源追踪装置的结构框图。

图10示出根据本公开一实施例的基于柔性超声换能器单元的移动振源追踪装置的结构框图。

图11示出根据本公开一示例的移动振源追踪系统的封装示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面,但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外,为了更好的说明本公开,在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解,没有某些具体细节,本公开同样可以实施。在一些实例中,对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述,以便于凸显本公开的主旨。

图1示出根据本公开一实施例的基于柔性超声换能器单元的移动振源追踪方法的流程图。如图1所示,该方法可以包括:

步骤s11,将待扫描空间划分为多个子空间,其中,所述待扫描空间中包括所述移动振源;

所述待扫描空间可以是任意物体的空间,该物体可以是具有任意材料、任意形状表面的物体,例如硬质、平面物体,或者柔性、球面物体等。该物体的空间内可以包含振源,该振源可以是移动振源、也可以是固定振源,本公开对此不作限定。

举例来说,当要对物体内部的移动振源进行追踪时,例如,对孕妇体内的胎心进行追踪,则要对孕妇体内的胎心进行扫描以实现对胎心的追踪,此时孕妇的肚子可以是所述待扫描空间。操作人员可以将柔性超声换能器单元贴附于孕妇的肚皮上,从而准备对孕妇的肚子进行扫描。

在扫描之前,可以将待扫描空间划分为多个子空间,可以以柔性超声换能器单元上的一个位置为球心,可以根据该球心的立体角将待扫描空间划分为多个子空间。

在一个示例中,可以将所述柔性超声换能器单元的中心作为球心,以该球心的立体角划分所述待扫描空间。例如,以均匀立体角划分待扫描空间得到所述多个子空间,如图2所示,其中,半球体的底部圆面可以是柔性超声换能器单元贴附的待测物体的表面(或者部分表面),待扫描空间可以是以柔性超声换能器单元的中心为球心的2π球面度的空间。

或者,也可以非均匀的立体角划分待扫描空间得到所述多个子空间。

以上仅仅是将待扫描空间划分为多个子空间的示例,只要所述多个子空间可以被柔性超声换能器单元扫描即可,本公开对此不作限定。

需要说明的是,图2中的半球体只是待扫描空间的一种示意图,而实际的待扫描空间可以是包括移动振源的任意形状的空间,以柔性超声换能器单元为中心,可以是以该中心的立体角为0-4π球面度之内的任意空间。

在一个示例中,可以根据待扫描空间所占的球面度确定所述多个子空间的数量,例如待扫描空间所占的球面度较大,可以划分较多的子空间,待扫描空间所占的球面度较小,可以划分较少的子空间。

在另一个示例中,还可以根据预设的阈值确定所述多个子空间的数量,例如,所述多个子空间的数量大于所述预设的阈值即可。

对于所述子空间的大小,可以根据追踪的精度要求来设置,例如,追踪的精度要求较高,可以划分较小的子空间,追踪的精度要求较低,可以划分较大的子空间。可以根据实际需求设置所述子空间的大小,本公开对此不作限定。

步骤s12,为所述多个子空间设置相应的编号;

在划分好所述多个子空间后,可以为所述多个子空间设置相应的编号,可以按照多个子空间的顺序进行顺序编号,也可以在所述多个子空间中进行跳跃式的编号,只要将所述多个子空间都设置相应编号,能够区别所述多个子空间就可以,本公开对此不作限定。

步骤s13,根据所述多个子空间的编号,控制所述柔性超声换能器单元对所述多个子空间进行扫描。

可以根据所述多个子空间的编号顺序,控制所述柔性超声换能器单元顺序地对所述多个子空间中的全部子空间进行扫描。其中,所述顺序可以是按照编号的从大到小,或者从小到大,本公开对此不作限定。

在一个示例中,可以根据所述多个子空间的编号奇偶性,控制所述柔性超声换能器单元对所述多个子空间进行扫描,例如,先控制所述柔性超声换能器单元扫描所有编号为奇数的子空间,再控制所述柔性超声换能器单元扫描所有编号为偶数的子空间。

在另一个示例中,可以将多个子空间划分为多个组,例如,将相邻的多个子空间划分到同一组中,然后控制所述柔性超声换能器单元对所述多个组中的子空间进行顺序扫描。

以上仅仅是对所述多个子空间进行扫描的示例,也可以仅对上述编号为奇数或偶数的子空间进行扫描,只要通过该扫描能够追踪到移动振源即可,本公开对于根据所述多个子空间的编号进行的扫描具体方式不作限定。

对于控制所述柔性超声换能器单元对所述多个子空间进行扫描,可以通过控制所述柔性超声换能器单元的超声波发射方向的改变,例如,如图3所示,所述柔性超声换能器单元1的超声波可以被控制改变多个发射方向,依次控制所述柔性超声换能器单元1的超声波发射方向对准要扫描的子空间,实现对所述多个子空间的扫描。其中,只要所述柔性超声换能器单元的超声波方向在所述要扫描的子空间范围内即可认为对准要扫描的子空间,所述柔性超声换能器单元对准某个子空间发射一次超声波,则可以认为对某个子空间进行了扫描,也可以发射多次超声波,发射的次数可以根据实际应用场景和追踪速度和准确度的要求进行调整,本公开对此不做限定。

举例来说,如果对编号n的子空间进行扫描,可以控制所述柔性超声换能器单元向编号n的子空间发送超声波,该超声波的发射方向是指向编号n的子空间,其中,所述超声波的频率可以是固定的,在接收到编号n的子空间的回波信号后,可以对编号n+1的子空间进行扫描,控制所述柔性超声换能器单元的超声波发射方向进行改变,使得所述柔性超声换能器单元的超声波的发射方向指向编号n+1的子空间。

可以根据所述多个子空间的编号,控制所述柔性超声换能器单元的超声波发射方向,实现对所述多个子空间的扫描。

其中,对于控制所述柔性超声换能器单元的超声波发射方向的改变,可以根据电子延时聚焦的方式,通过相控阵技术,控制所述柔性超声换能器单元的超声波发射方向的改变,使得柔性超声换能器单元中的多个超声换能器发射的超声波聚焦到任意编号的子空间。

步骤s14,根据对所述多个子空间进行扫描返回的回波信号,确定第一目标子空间,其中,所述第一目标子空间为回波信号的频率偏量和/或信号强度最大的子空间。

所述柔性超声换能器单元可以接收所述回波信号,该回波信号是与已被扫描的子空间一一对应的,其中,所述回波信号可以是柔性超声换能器单元发送的超声波反射回来的超声波。

举例来说,柔性超声换能器单元在对编号n的子空间进行扫描时,向编号n的子空间发送超声波,然后柔性超声换能器单元可以接收到回波信号,可以计算出该回波信号的频率偏量和/或信号强度,并将该回波信号的频率偏量和/或信号强度与编号n关联。

可以在所述多个子空间对应的多个回波信号中,选择回波信号的频率偏量和/或信号强度最大的子空间,可以将该子空间确定为第一目标子空间。

步骤s15,根据所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量和/或信号强度,确定是否结束扫描过程。

可以根据所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量和/或信号强度,确定是否能够得到符合精度要求的振源频率,如果能够得到,则可以确定结束扫描过程;如果不能够得到,则确定扫描过程没有结束。

举例来说,如果通过所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量计算出的振源频率能够达到所述精度要求,则可以确定结束扫描过程;

如果通过所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量计算出的振源的振动频率不能够达到所述精度要求,则可以重新对所述多个子空间进行扫描,回到步骤s13;或者也可以在所述第一目标子空间的周围选择多个子空间,回到步骤s13。

其中,所述精度要求可以根据实际需要设置,本公开对此不作限定。

步骤s16,如果确定结束扫描过程,则将所述第一目标子空间确定为所述移动振源所在的空间。

在确定结束扫描过程后,可以将所述第一目标子空间确定为所述移动振源所在的空间,可以将第一目标子空间的回波信号的频率偏量作为移动振源的频率偏量,并且可以根据第一目标子空间的回波信号的频率偏量计算移动振源的振动频率。

或者,如图4所示,也可以控制柔性超声换能器单元1在所述第一目标子空间向移动振源6发送聚焦超声波,并接收回波信号,然后根据该回波信号的频率偏量计算移动振源6的频率。其中,本公开对所述计算方式不作限定。

需要说明的是,虽然确定结束扫描过程,但是对于移动振源的追踪,由于振源在不断移动,而且振源的移动也可能没有规律,所以移动振源所在的空间是不断变化的,因此可以根据需要不断的控制执行上述步骤s11-s16以实现对移动振源的实时追踪。

通过将待扫描空间划分为多个子空间,控制柔性超声换能器单元对所述多个子空间进行扫描,根据对多个子空间扫描返回的回波信号最强的子空间所在的位置确定移动振源的位置,实现了非连续性的扫描追踪,相比于持续性追踪能够更快速的追踪到移动振源。根据本公开的基于柔性超声换能器单元的移动振源追踪方法,能够实现对任意材料、任意形状的物体表面的良好贴附,进而实现对任意材料、任意形状的物体内部移动振源的追踪,并提高了追踪效率。

图5示出根据本公开一实施例的步骤s13的方法的流程图。如图5所示,在一种可能的实现方式中,该步骤s13可以包括:

步骤s131,从所述多个子空间中选择部分子空间,所述部分子空间均匀的分布在所述多个子空间中。

可以从多个子空间中,首先选择部分子空间进行扫描,其中,所述部分子空间可以均匀的分布在所述多个子空间中,这样可以使得选择的部分子空间粗略地覆盖所述待扫描空间,从而可以根据对所述部分子空间的扫描确定移动振源所在的一个大致空间。

步骤s132,根据所述部分子空间的编号,控制所述柔性超声换能器单元顺序地对所述部分子空间进行扫描。

可以控制所述柔性超声换能器单元根据所述部分子空间的编号,顺序地对所述部分子空间进行扫描,例如根据编号的大小顺序对所述部分子空间进行扫描,或者根据编号的奇偶顺序对所述部分子空间进行扫描,对于具体的子空间扫描方式,可以参见步骤s13,在此不再赘述。

图6示出根据本公开一实施例的步骤s14的方法的流程图。如图6所示,在一种可能的实现方式中,步骤s14可以包括:

步骤s141,根据对所述部分子空间进行扫描返回的回波信号,确定第二目标子空间,所述第二目标子空间为所述部分子空间中回波信号的频率偏量和/或信号强度最大的子空间;

在以步骤s131选择部分子空间的方式进行扫描时,可以控制柔性超声换能器单元接收对所述部分子空间进行扫描返回的回波信号,并计算出所述回波信号的频率偏量和/或信号强度,从中选择出一个频率偏量和/或信号强度最大的回波信号,并将该回波信号对应的子空间确定为第二目标子空间。

步骤s142,选择所述第二目标子空间周围的多个子空间;

在确定所述第二目标子空间后,可以在所述第二目标子空间的周围选择多个子空间。例如可以围绕第二目标子空间均匀的选择多个子空间;或者,也可以根据所述部分子空间中其它子空间的回波信号的频率偏量和/或信号强度,在所述第二目标子空间的周围选择多个子空间。

举例来说,可以根据对所述部分子空间进行扫描返回的回波信号,确定所述部分子空间中回波信号的频率偏量和/或信号强度与所述第二目标子空间的频率偏量和/或信号强度最接近的子空间,可以在所述第二目标子空间的周围选择多个子空间时,使得选择的多个子空间中的较多个能够靠近所述最接近的子空间。

在一个示例中,选择所述第二目标子空间周围的多个子空间的个数可以预先设置,例如,预先设置5个,则在所述第二目标子空间周围的选择5子空间,个数的预先设置可以根据实际情况确定,本公开对此不作限定。

在另一个示例中,选择所述第二目标子空间周围的多个子空间的个数,可以根据预设策略进行,例如将所述步骤s11中待扫描空间被划分的多个子空间的个数乘以一个比值,比如1/2或1/3等,得到选择所述第二目标子空间周围的多个子空间的个数。

步骤s143,根据所述第二目标子空间周围的多个子空间的编号,控制所述柔性超声换能器单元对所述第二目标子空间周围的多个子空间进行扫描。

通过控制柔性超声换能器单元的超声波发射方向,将超声波聚焦到所述第二目标子空间周围的多个子空间中的一个子空间,向所述第二目标子空间周围的多个子空间中的一个子空间发送超声波,并接收反射回来的超声波;然后改变柔性超声换能器单元的超声波发射方向聚焦到所述第二目标子空间周围的多个子空间中的另一个子空间,向所述第二目标子空间周围的多个子空间中的另一个子空间发送超声波,并接收反射回来的超声波。可以根据所述第二目标子空间周围的多个子空间的编号,控制所述柔性超声换能器单元的超声波发射方向,实现对所述第二目标子空间周围的多个子空间进行扫描。

步骤s144,根据对所述第二目标子空间周围的多个子空间进行扫描返回的回波信号,确定所述第一目标子空间。

可以先确定频率偏量和/或信号强度最大的回波信号,然后确定该频率偏量和/或信号强度最大的回波信号对应的子空间为所述第一目标子空间。

通过从多个子空间中选择部分子空间进行扫描,由于部分子空间均匀的分布在待扫描空间中,比较适合移动振源空间位置不确定的特性,能够更加快速的追踪到移动振源的大致空间,然后在该大致空间的周围进行小范围扫描以对移动振源进行追踪,由于不用对所有子空间进行扫描,缩短了扫描时间,以及所述移动振源的大致空间的快速追踪,大大提高了移动振源的追踪效率。

图7示出根据本公开一实施例的步骤s15的方法的流程图。如图7所示,在一种可能的实现方式中,步骤s15可以包括:

步骤s151,判断所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量和/或信号强度是否满足阈值条件。

所述阈值条件可以是预先设置的频率偏量和/或信号强度阈值,在频率偏量和/或信号强度大于等于该阈值时,可以根据所述频率偏量和/或信号强度获得较精确的移动振源频率,该阈值可以根据监控移动振源频率的精度要求进行相应设置。

步骤s152,如果所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量和/或信号强度满足阈值条件,则结束扫描;

步骤s153,如果所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量和/或信号强度不满足阈值条件,则将所述第一目标子空间划分为多个子空间,返回为所述多个子空间设置相应的编号的步骤s12。

如果所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量和/或信号强度不满足阈值条件,可以将所述第一目标子空间划分为多个子空间,返回步骤s12。

通过将所述第一目标子空间划分为多个子空间继续进行扫描,可以提高扫描的精度,进而获取更准确的移动振源的频率。

在一种可能的实现方式中,所述柔性超声换能器单元可以包括多个柔性超声换能器,所述多个柔性超声换能器呈圆环形阵列或矩形阵列分布在柔性基底上,并通过柔性材料封装在柔性基底上。

所述多个柔性超声换能器可以分离的设置在柔性基底上,可以将多个柔性超声换能器中的一个柔性超声换能器放在中心,其它柔性超声换能器环绕中心设置,以使多个柔性超声换能器呈圆环形阵列分布在柔性基底上。或者,多个柔性超声换能器可以在一个方向上排成一排或两排,多个柔性超声换能器呈矩形阵列分布在柔性基底上。也可以使多个柔性超声换能器呈其它形状,例如多个柔性超声换能器可以排成一排形成一维阵列分布在所述柔性基底上,本公开对此不作限定。其中,可以通过柔性材料对所述柔性超声换能器单元以及柔性基底进行封装。所述柔性基底的材料和柔性材料可以为树脂、塑料等。

其中,所述柔性超声换能器可以包括压电换能器层101、背衬层103、声匹配层102,所述压电换能器层101位于背衬层103和声匹配层102之间,所述声匹配层的外表面设有外壳104,所述外壳可以为向外凸起的抛物面形状,如图8所示,其中,图8为所述柔性超声换能器的正视图,所述外壳为二次抛物线形状。

通过所述抛物面形状的设计,可以实现对超声波的聚焦和散射,进而能够对待扫描空间的全部方向的超声波发射与接收。

图9示出根据本公开一实施例的基于柔性超声换能器单元的移动振源追踪装置的结构框图。如图9所示,该装置可以包括:

子空间划分模块91,用于将待扫描空间划分为多个子空间,其中,所述待扫描空间中包括所述移动振源;

编号模块92,用于为所述多个子空间设置相应的编号;

控制模块93,用于根据所述多个子空间的编号,控制所述柔性超声换能器单元对所述多个子空间进行扫描;

确定模块94,用于根据对所述多个子空间进行扫描返回的回波信号,确定第一目标子空间,其中,所述第一目标子空间为回波信号的频率偏量和/或信号强度最大的子空间;

结束扫描确定模块95,用于根据所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量和/或信号强度,确定是否结束扫描过程。

移动振源的空间确定模块96,用于如果确定结束扫描过程,则将所述第一目标子空间确定为所述移动振源所在的空间。

通过将待扫描空间划分为多个子空间,控制柔性超声换能器单元对所述多个子空间进行扫描,根据对多个子空间扫描返回的回波信号最强的子空间所在的位置确定移动振源的位置,实现了非连续性的扫描追踪,相比于持续性追踪能够更快速的追踪到移动振源。根据本公开的基于柔性超声换能器单元的移动振源追踪装置,能够实现对任意材料、任意形状的物体表面的良好贴附,进而实现对任意材料、任意形状的物体内部移动振源的追踪,并提高了追踪效率。

图10示出根据本公开一实施例的基于柔性超声换能器单元的移动振源追踪装置的结构框图。在一种可能的实现方式中,如图10所示,控制模块93可以包括:

第一子空间选择模块931,用于从所述多个子空间中选择部分子空间,所述部分子空间均匀的分布在所述多个子空间中;

第一控制单元932,用于根据所述部分子空间的编号,控制所述柔性超声换能器单元顺序地对所述部分子空间进行扫描。

在一种可能的实现方式中,如图10所示,确定模块94可以包括:

第一确定单元941,用于根据对所述部分子空间进行扫描返回的回波信号,确定第二目标子空间,所述第二目标子空间为所述部分子空间中回波信号的频率偏量和/或信号强度最大的子空间;

第二子空间选择模块942,用于选择所述第二目标子空间周围的多个子空间;

第二控制单元943,用于根据所述第二目标子空间周围的多个子空间的编号,控制所述柔性超声换能器单元对所述第二目标子空间周围的多个子空间进行扫描;

第二确定单元944,用于根据对所述第二目标子空间周围的多个子空间进行扫描返回的回波信号,确定所述第一目标子空间。

在一种可能的实现方式中,如图10所示,结束扫描确定模块95可以包括:

结束扫描确定单元951,用于如果所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量和/或信号强度满足阈值条件,则结束扫描;

如果所述第一目标子空间的回波信号的频率偏量和/或信号强度不满足阈值条件,则将所述第一目标子空间划分为多个子空间,返回为所述多个子空间设置相应的编号的步骤。

图11示出根据本公开一示例的移动振源追踪系统的封装示意图。

如图11所示,移动振源追踪系统包括柔性超声换能器单元1、连接导线2、移动振源追踪装置3、柔性基底4和用于封装的柔性材料5。

在一种可能的实现方式中,所述柔性超声换能器单元1包括多个柔性超声换能器,所述多个柔性超声换能器以矩形阵列分布在柔性基底4上,并通过柔性材料5封装在柔性基底4上,如图11所示。

在一个示例中,如图11所示,所述基于柔性超声换能器单元1的移动振源追踪装置3可以与所述柔性超声换能器单元一起设置在所述柔性基底4上,柔性超声换能器单元1可以通过连接导线2与所述基于柔性超声换能器单元1的移动振源追踪装置3连接,可以通过所述基于柔性超声换能器单元的移动振源追踪装置3控制所述柔性超声换能器单元发送超声波和接收回波。

移动振源追踪装置3可以通过专用硬件电路实现,也可以通过通用处理硬件(例如cpu、单片机、现场可编程逻辑器件fpga等)结合可执行逻辑指令实现,以执行主控组件的工作过程,其中,可执行逻辑指令可以基于本公开的上述的移动振源追踪方法实现。

在一个示例中,所述基于柔性超声换能器单元1的移动振源追踪装置3也可以不设置在柔性基底4上。

其中,柔性基底4的材料可以为塑料,例如聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、纤维素酯、聚四氟乙烯。柔性基底4的材料也可以为树脂,例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚醚砜(pes)、聚亚酰胺(pi)、苯并环丁烯(bcb)、丙烯酸树脂。柔性基底4的材料还可以为硅橡胶、斜纹布、pu、以及真皮等材料。柔性材料5可以为硅胶,例如,聚二甲基硅氧烷,也可以为树脂,例如共聚酯等。

通过将柔性超声换能器单元设置在柔性基底上,并通过柔性材料封装,可以使得柔性超声换能器单元良好的贴附于任意材料、任意形状的物体表面,实现对物体内部振源的追踪。

以上已经描述了本公开的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择,旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进,或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

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