专利名称：相控阵超声检测中基于集总相关法的相位畸变校正方法
技术领域：
本发明涉及超声相控阵技术，尤其是超声相控阵的相位校正技术。
技术背景在相控阵超声检测中，检测对象内部声速的非均匀性等原因，会 造成相控阵超声检测中发射聚焦环节与接收聚焦环节中各路信号的相位偏差，从而导致多通ii^射声束与接收声束进行相控合成后的信 号发生畸变，降低了声束合成信号的幅度和信噪比，并使得聚焦点处 的声束合成信号束宽增加，相控阵超声检测的空间分辨力与对比度分 辨力都会受到声束畸变的影响而变差。相位畸变的来源主要有假定声速和实际声速之间的偏差、待检 测对象中声速的不均匀性、检测系统各通道的不一致性以及系统固有 的相控误差等。在光学中，为解决光线沿不同的传播路径引起的相位差问题，引 入了相关分析法。相关分析法是一种成熟和广泛使用的方法，它在抑 制随机干扰等方面是行之有效的重要手段。其理"^根据是信号的时间 相关性和空间相关性。空间相关性描述信号在空间不同点处的相关 性；时间相关性描述信号在不同时刻的相关性或者可预测的联系。在 相控阵超声领域，我们借鉴相关分析法在相位校正方面取得有效的应用。发明内容解决问题在相控阵超声检测中，由于假定声速和实际声速之间 的偏差、待检测对象中声速的不均匀性、检测系统各通道的不一致性 以及系统固有的相控误差等，造成了各通道信号之间的相位畸变，本 发明的目的是提供一种超声相控阵相关相位校正的新方法一一集总 相关相位校正法，在阵元接收到的回波信号的信噪比较低的时候，可 以有效提高时间延迟估计的精度，减小各通道信号之间的相位畸变。技术方案为实现以上目的，本发明特提出以下技术方案在阵列回波信号的校正中，采用校正前4^阵元信号的直接叠加 之和做参考信号。以所有阵^收到的信号直接叠加^*傲为参考信号，各个阵元 与参考信号做相关分析，求得每个阵元相对于参考信号的时间延迟 量。技术效果理论分析和实發汪明集总相关相位校正法抗噪声干扰 能力强，时间延迟的估计误差并不l^信噪比的降低而急剧降低，在 信噪比较低的情况下，集总相关相位校正法可以有效提高时间延迟估 计的精度，减小各通道信号之间的相位畸变。
具体实施方式
首先引入相关函数的离散形式，假设和都为能量有限信号，则它们之间的相关函数定义为 (祝)=+加) (1)假设观察得到的信号x(n)为有限长，且x(n)中含有噪声(假设 有用信号为s(n)，噪声为u(n)， x(n)=s(n)+u(n))，那么x(n)的自相 关为A(附)-T,S"")+"^)]W"+mX"+^-《(加)+K附)+K附)+凡(附) (2)其中，乙("0，&(w)是有用信号s和噪声u的互相关， 一般噪声u 是随机的，和信号s应无相关性，所以这两项应该4艮小。凡(w)是噪 声u的自相关，其能量主要集中在m^O处，1ml〉0时，其衰减^艮快。 但对于m较小的时候，式(2)的相关函数值主要由有用信号的自相关 和噪声的自相关决定。在相关校正中，两列信号的时间延迟量(相位偏差)，是利用两 列信号互相关函数的极大值来估计得到的。但噪声信号的存在，对于时间延迟的估计精度产生了影响，即公式(2)中夂—)项的大小，是影 响估计精度的主要因素。在超声检测中，压电晶片中的电噪声主要是由热噪声引起的，所 以假设每个阵元接收到信号中的噪声是基本不相关的高斯分布白噪 声，跟实际情况J^相符.在阵列回波信号的校正中，采用校正前全部阵元4言号的直接叠加 之和做参考信号，各个阵元与参考信号做相关分析，求得每个阵元相 对于参考信号的时间延迟量。集总相关估计的优点是抗噪声干扰能力强，估计误差并不随着信噪比的降低而急剧增大；在信噪比较低的时 候，采用集总相关校正的效果较好。
权利要求
1、一种超声相控阵相位校正的方法，其特征是在阵列回波信号的校正中，采用校正前全部阵元信号的直接叠加之和做参考信号。
2、 如权利要求1所述的相控阵超声检测中基于集总相关法的相位畸变 校正方法，其特征是以所有阵元接收到的信号直接叠加之和做为参考信号， 各个阵元与参考信号做相关分析，求得每个阵元相对于参考信号的时间延迟量。
全文摘要
在相控阵超声检测中，由于假定声速和实际声速之间的偏差、待检测对象中声速的不均匀性、检测系统各通道的不一致性以及系统固有的相控误差等，造成了各通道信号之间的相位畸变，本发明的目的是提供一种超声相控阵相关相位校正的新方法——集总相关相位校正法，在阵元接收到的回波信号的信噪比较低的时候，可以有效提高时间延迟估计的精度，减小各通道信号之间的相位畸变。集总相关相位校正法，就是参考信号选为所有阵元接收到的信号直接叠加之和，各个阵元与参考信号做相关分析，求得每个阵元相对于参考信号的时间延迟量。
文档编号G01N29/04GK101403729SQ20081010575
公开日2009年4月8日 申请日期2008年4月30日 优先权日2008年4月30日
发明者春 彭, 波 彭, 敏 王, 勇 香 申请人:硕德(北京)科技有限公司