磁声耦合成像的微弱声信号频域检测处理方法

摘要

一种磁声耦合成像的微弱声信号频域检测处理方法：确定传感器空间运动初始角度θ_A，终止角度θ_B，空间的步进角θ_step；驱动传感器至空间运动初始角度θ_A位置；分析确定待测信号的频段分布特征，待测磁声信号频段上下限ω_a和ω_b，及设定频率间隔ω_step；对待测磁声信号进行锁定放大，测得锁定频率ω_i下的幅值A_i，相位φ_i，并存储；判断当前锁定频率ω_i：调出所有频率对应的幅值A和相位φ信息；求得时域磁声信号波形y_j(t)；判断当前传感器空间运动角度θ_j是否为终止角度位置；调用存储的各个测量位置的时域波形，代入图像重建算法；重建组织电导率分布特性图像。本发明提高了微弱磁声信号的检测精度、磁声成像电导率成像分辨率。

主权项

1.一种磁声耦合成像的微弱声信号频域检测处理方法，其特征在于，在磁声耦合成像系统中进行如下步骤：（1）确定传感器（5）空间运动初始角度θ_A和终止角度θ_B，以及空间的步进角θ_step；（2）由扫描驱动装置（6）驱动传感器（5）至空间运动初始角度θ_A位置处；（3）根据激励信号，以及磁声耦合成像系统函数和传感器频响特征，分析确定待测磁声信号的频段分布特征，待测磁声信号频段上下限ω_a和ω_b，及设定频率间隔ω_step；（4）（a）设锁定频率ω_i=ω_a；（b）对待测磁声信号进行锁定放大，测得锁定频率ω_i下的幅值A_i，相位并存储；（5）判断当前锁定频率ω_i：如果ω_i<ω_b，则将当前锁定频率加上频率间隔ω_step，更新锁定频率ω_i为加上频率间隔ω_step后的值，再重复第（4）步骤中（b）步继续进行在锁定频率ω_i下锁定放大求得幅值相位；否则转入第（6）步骤；（6）调出所有频率对应的幅值和相位信息；（7）利用傅立叶逆变换，求得时域磁声信号波形，并存储时域磁声信号波形；（8）判断当前传感器（5）空间运动角度θ_j是否为终止角度位置，若未达到终止角度位置，则返回步骤（3）；若达到终止角度位置时停止扫描，转入第（9）步骤；（9）调用存储的各个测量位置的时域磁声信号波形，代入图像重建算法，所述图像重建算法是：再利用傅立叶逆变换，结合格林函数法，建立三维柱坐标系，利用洛伦兹力散度法，推出声源重建公式为$▿·(J\times B_0)=-\frac{1}{2{\mathrm{\pi c}}^3}{\int \int }_{S_0}{\mathrm{ds}}_0\sqrt{1-\frac{{(z_0-z)}^2}{{|r-r_0|}_2}\frac{1}{t}}\times \frac{{\partial }^{2}p(r_0,t)}{{\partial t}^2}{|}_{t=|r-r_0|/c}$其中，π为圆周率，c为真空中电磁波传播速度，S₀为积分曲面，r为待成像目标空间矢量，r₀为观测点位置，z₀为观测点柱坐标中z方向分量，z为待成像目标空间矢量z方向分量，t为时间，B₀为静磁场，p(r₀,t)为时域磁声信号波形，J为激励电流密度，根据麦克斯韦方程组，以及电磁场边界条件，进一步推出待测组织的电导率$\sigma \left(r\right)=\frac{|▿·(J\times B_0)|}{|B_1\times B_0|}$其中，B₁为交变磁场，利用上述声源重建公式和待测组织的电导率公式即求得待成像组织电导率分布图像；（10）重建组织电导率分布特性图像。