一种磁热声温度成像方法与装置

文档序号:25368318发布日期:2021-06-08 16:24阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种磁热声温度成像方法,其特征在于,所述方法采用脉冲激励源通过激励线圈激励目标体,由于脉冲磁场作用,在目标体内产生焦耳热,引起热膨胀产生超声波,由超声换能器检测超声信号,利用检测的超声信号重建目标体的温度场分布和电导率分布,重建的电导率分布能够补偿由于电导率差异性导致的温度分布。2.如权利要求1所述的磁热声温度成像方法,其特征在于,所述的温度分布和电导率分布图像重建的方法如下:首先求解磁热声成像的热声源分布:其中,r为目标体内某一点的声源位置坐标,r'是超声换能器的位置坐标,c
s
为热声源在介质中的传播声速;s为超声换能器所在的扫描平面,t为时间,β热膨胀系数,s(r')为重建的热声源函数,c
p
为比热容,n为法向分量,积分符号,ds为面积元,为声波传输到r位置处的声压值;然后利用获得的热声源分布采用最小二乘法、标量电位或者矢量电位的电导率重建算法等得到电导率分布σ(r);接着利用电导率分布矫正磁热声信号:在得到电导率的分布σ(r)后,将热函数分布矩阵替代公式(3)中的热函数,即可得到电导率补偿后的磁热声声压信号;最后将补偿后的声压信号采用滤波反投影算法获得磁声图像,定义在标准温度t0下的磁声图像像素点为v0(r),则在不同磁声信号v(r)下的温度值t为:t=m(v(r)

v0(r))+t0ꢀꢀꢀ
(7)其中m是与磁热声测量系统和目标体a5本身有关的系数,即一旦目标体和成像系统确定,则目标体a5像素点处对应的温度与像素点处测量的磁声信号就必然成正比关系,由此能够借助标准温度和目标体a5任意像素点的磁声信号求解任意像素点处的温度,即对目标体a5实现了温度成像。3.应用权利要求1所述方法的磁热声温度成像装置,其特征在于,所述的成像装置包括脉冲磁场激励系统、超声检测系统和计算机(a1);所述的计算机(a1)分别连接脉冲磁场激励系统和超声检测系统,脉冲磁场激励系统采用非接触方式激励目标体(a5),目标体(a5)产生的超声信号通过耦合介质耦合到超声检测系统的超声换能器(a6);所述的脉冲磁场激励系统主要由电磁激励触发与控制模块(a10),脉冲激励源(a3)和激励线圈(a9)组成,用于产生驱动激励线圈(a9)的脉冲电压,在激励线圈(a9)中产生微秒级窄脉宽千安级大电流,为目标体(a5)提供脉冲磁场分布;所述的脉冲激励源包括直流高压电源、氢闸流管和储能电容;直流高压电源连接氢闸流管,氢闸流管连接储能电容;当氢闸流管为隔离高电压状态时,此时直流高压电源向储能电容充电,使储能电容的电压达到电磁激励触发与控制模块(a10)设置的电压;当氢闸流管导通为高导电状态时,氢闸流管、储能电容和激励线圈(a9)组成脉冲放电回路,在激励线圈(a9)中便会流过脉冲电流,所述的电磁激励触发与控制模
块(a0)控制过储能电容的充电电压和放电频率;所述的计算机(a1)既用于超声信号的采集和存储,也用于温度分布和电导率分布图像的重建。4.如权利要求3所述的磁热声温度成像装置,其特征在于,所述的超声检测系统包括超声换能器(a6)、低噪声放大器(a2)、含耦合介质的耦合槽(a4)、旋转置物台(a7)和旋转控制模块(a8),用于磁热声信号的接收;计算机(a1)发布同步控制指令给旋转控制模块(a8),旋转控制模块(a8)接收控制指令后带动旋转置物台(a7)按照控制指令旋转;目标体(a5)位于旋转置物台(a7)上,旋转置物台(a7)带动目标体(a5)转动;激励线圈(a9)位于旋转置物台(a7)正下方,且位于含耦合介质的耦合槽(a4)的外部。5.如权利要求4所述的磁热声温度成像装置,其特征在于,计算机通过发布同步控制指令给旋转控制模块,旋转控制模块接收控制指令后则带动旋转置物台按照控制指令旋转,目标体位于旋转置物台上,旋转置物台带动目标体转动,激励线圈位于旋转置物台正下方,而且位于含耦合介质的耦合槽的外部;为了避免目标体的旋转,将旋转置物台固定,将超声换能器替换为环形相控阵超声换能器。6.如权利要求4或5所述的磁热声温度成像装置,其特征在于,温度分布和电导率分布图像重建的方法如下:首先求解磁热声成像的热声源分布:其中,r为目标体内某一点的声源位置坐标,r'是超声换能器的位置坐标,c
s
为热声源在介质中的传播声速;s为超声换能器所在的扫描平面,t为时间,β热膨胀系数,s(r')为重建的热声源函数,c
p
为比热容,n为法向分量,积分符号,ds为面积元,为声波传输到r位置处的声压值;然后利用获得的热声源分布采用最小二乘法、标量电位或者矢量电位的电导率重建算法等得到电导率分布σ(r);接着利用电导率分布矫正磁热声信号:考虑在目标体中电导率均匀情况,如公式(5)所示,声压信号反映温度变化;而在电导率分布不均匀介质中,当电导率不均匀时,热声源分布不再是固定值,而是一个随空间变化的函数,在得到电导率的分布σ(r)后,将热函数分布矩阵替代公式(3)中的热函数,即可得到电导率补偿后的磁热声声压信号;最后将补偿后的声压信号采用滤波反投影算法获得磁声图像,定义在标准温度t0下的磁声图像像素点为v0(r),则在不同磁声信号v(r)下的温度值t为:t=m(v(r)

v0(r))+t0ꢀꢀꢀ
(7)其中,m是与磁热声测量系统和目标体本身有关的系数,即一旦目标体和成像系统确定,则目标体像素点处对应的温度与像素点处测量的磁声信号就必然成正比关系,由此能够借助标准温度和目标体任意像素点的磁声信号求解任意像素点处的温度,即对目标体实现了温度成像。
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1