合成孔径聚焦超声成像方法研究

合成孔径聚焦超声成像方法研究

摘要：合成孔径聚焦成像方法(saft)具有分辨率高、能在近场区工作的优点，是超声成像领域发展起来的新技术。文中介绍了合成孔径超声成像的原理，根据换能器阵列的声场辐射理论建立了数学模型
，利用 matlab 对模型进行了数值仿真，最后进行了合成孔径超声成像实验。 实验结果表明，合成孔径成像方法能够有效提高成像系统的分辨率。
1 引言
对于一个传统的阵列
换能器超声成像系统来说，系统的方位分辨率是由换能器的长度和工作波长决定的，要提高系统的方位分辨率，通常只有两种途径：采用大孔径换能器或应用高的工作频率。但是在很多介质中，随着频率的升高，声波的传播损耗越来越大，其穿透深度越来越小，因此高方位分辨率和大的探测范围就构成了一对矛盾[1]。
从合成孔径雷达技术发展过来的合成孔径聚集成像方法突破了以上超声成像系统方位分辨率的经典概念。根据理论分析，合成孔径超声成像系统的方位分辨率是换能器基元尺寸的一半，基元换能器孔径d越小，方位分辨率越高。由此可见，采用合成孔径技术能带来的好处是可以用小孔径的实际基元换能器和较低的工作频率，对位于远处的目标物作具有高方位分辨率的探测、观察。该技术突破了经典概念的限制，解决了直接成像技术中对系统设计
参数的一些互相矛盾的要求。
本文对合成孔径聚集技术(saft)进行了研究，根据换能器阵列的声场辐射理论对成像进行了建模，并利用 mat-lab对模型进行了数值仿真，分析了影响成像质量的参数，最后利用超声成像实验系统对标准试块进行了成像实验，实验结果
表明，采用合成孔径成像方法能够有效地提高成像的方位分辨率。
2 合成孔径聚焦成像原理
合成孔径聚焦成像的扫描方式如图1所示，换能器阵列中的基元换能器依