超聲全息成像系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供超聲全息成像系統(tǒng)（100）和方法。所述超聲全息成像系統(tǒng)（100）包括耦合到模擬處理部件（107）的超聲換能器陣列（102）。該模擬處理部件（107）耦合到數(shù)字處理部件（106）。該數(shù)字處理部件（106）生成由該模擬處理部件（107）轉(zhuǎn)換為模擬信號的數(shù)字信號，該模擬信號傳輸?shù)匠晸Q能器陣列（102）內(nèi)的單獨(dú)的收發(fā)器元件以引起該單獨(dú)的收發(fā)器元件中的分開的收發(fā)器元件發(fā)射超聲波形，該超聲波形通過包含振幅、頻率和相位或它們的調(diào)制的一個或更多參數(shù)來相互區(qū)分。
【專利說明】超聲全息成像系統(tǒng)和方法
【背景技術(shù)】
[0001]本公開一般涉及用于由聲波生成三維圖像的超聲全息成像系統(tǒng)，更具體地涉及使用超聲全息對物理物品內(nèi)的特征成像的方法。
[0002]在使用的系統(tǒng)中，例如在物理物品的無損檢測中，經(jīng)常需要非侵入性技術(shù)以便確定物理物品內(nèi)部之中的情況。超聲振動具有穿入固體物理物品、反射出固體物理物品或穿過固體物理物品的能力。通過分析已穿過物理物品的超聲振動的模式和頻率中的改變，可生成包括該物理物品內(nèi)特征的該物理物品的視覺圖像。
[0003]特別地，超聲發(fā)生器引起發(fā)射器元件(換能器)產(chǎn)生傳播進(jìn)待檢測的物理物品的定向的聲場。在一些成像系統(tǒng)中，例如物理物品內(nèi)缺陷的反射至少部分地往回指向接收器。該發(fā)射器和接收器元件可以是陣列內(nèi)的分開組件，或者可以是用作發(fā)射器和接收器兩者(稱為“收發(fā)器”)的相同單獨(dú)組件；類似于揚(yáng)聲器也可用作麥克風(fēng)的方式。聲場在接收器內(nèi)生成電脈沖。該電脈沖轉(zhuǎn)換為經(jīng)處理來產(chǎn)生視覺圖像的數(shù)據(jù)。使用相控陣換能器(phased-arraytransducer)來提供可在時間中相互分開的一系列分開的聲脈沖(“猝發(fā)音”)，以使得能夠生成定向的聲場。例如，如果啟動單獨(dú)超聲換能器的陣列以使得發(fā)射在相鄰發(fā)射器之間在時間上隔開固定的量的猝發(fā)音，則可以生成有角度的平面聲波。
[0004]現(xiàn)有的相控陣換能器產(chǎn)生具有從該換能器陣列的配置衍生的形狀的聲場，其通常是平面形狀或者簡單的曲面形狀。另外，現(xiàn)有的超聲發(fā)生器只在從分開的發(fā)射器放射的波之間產(chǎn)生相移。這限制了現(xiàn)有超聲全息成像系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)雜的波前形式的能力。因此，希望提供一種超聲全息成像系統(tǒng)，該超聲全息成像系統(tǒng)能夠產(chǎn)生不被換能器陣列的配置約束的復(fù)雜的(detailed)聲場，以提供能夠處理被成像的物理物品的形狀和配置的增強(qiáng)成像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一方面，提供超聲全息系統(tǒng)。超聲全息系統(tǒng)包括具有預(yù)定義形狀的超聲換能器陣列，該超聲換能器陣列包括多個收發(fā)器元件，所述多個收發(fā)器元件配置成向物理物品發(fā)射多個超聲波形，并接收從該物理物品反射的多個返回超聲波形。超聲全息系統(tǒng)還包括耦合到超聲換能器陣列的處理器系統(tǒng)。該處理器系統(tǒng)配置成生成多個外出模擬收發(fā)器驅(qū)動信號，該多個外出模擬收發(fā)器驅(qū)動信號配置成引起該超聲換能器陣列發(fā)射多個超聲波形，其中該多個超聲波形中的至少兩個是通過振幅、頻率和相位或它們的調(diào)制中的至少一個的變化來相互區(qū)分以形成聲學(xué)圖像的。處理器系統(tǒng)還配置成接收由該超聲換能器陣列生成的多個進(jìn)入模擬波形信號，該進(jìn)入模擬波形信號表示多個返回超聲波形中的至少一部分。處理器系統(tǒng)還配置成使用該多個進(jìn)入模擬波形信號來構(gòu)建虛擬圖像，該虛擬圖像對應(yīng)于物理物品內(nèi)部區(qū)域的至少一部分。
[0006]另一方面，提供組裝超聲全息系統(tǒng)的方法。所述方法包括將多個超聲收發(fā)器元件耦合以形成具有預(yù)定義 的形狀的超聲換能器陣列，該多個收發(fā)器元件配置成向物理物品發(fā)射多個超聲波形，并且接收從該物理物品反射的多個返回超聲波形。該方法還包括將處理器系統(tǒng)耦合到該超聲換能器陣列。該處理器系統(tǒng)配置成:生成多個外出模擬收發(fā)器驅(qū)動信號，該多個外出模擬收發(fā)器驅(qū)動信號配置成引起該超聲換能器陣列發(fā)射多個超聲波形，其中該多個超聲波形中的至少兩個是通過振幅、頻率、相位或它們的調(diào)制中的至少一個的變化來相互區(qū)分以形成聲學(xué)圖像的。該處理器系統(tǒng)還配置成接收由該超聲換能器陣列生成的多個進(jìn)入模擬波形信號，該進(jìn)入模擬波形信號表示多個返回超聲波形中的至少一部分。該處理器系統(tǒng)還配置成使用該多個進(jìn)入模擬波形信號來構(gòu)建虛擬圖像，該虛擬圖像對應(yīng)于物理物品的內(nèi)部區(qū)域的至少一部分。
[0007]另一方面，提供使用超聲全息成像對物理物品成像的方法。使用包括耦合到存儲設(shè)備的處理部件的處理器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該方法。該方法包括使用存儲在該存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)來定義圖像結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)表示物理物品的幾何形狀。該方法還包括配置超聲換能器陣列，該超聲換能器陣列包括多個超聲收發(fā)器元件。該方法還包括將該超聲換能器陣列耦合到該處理部件和該存儲設(shè)備。該方法還包括在該存儲設(shè)備中存儲可由該處理器系統(tǒng)運(yùn)行來引起該超聲換能器陣列發(fā)射表示所定義的圖像結(jié)構(gòu)的多個超聲波形的指令，其中該超聲波形中的至少兩個是通過振幅、頻率和相位或它們的調(diào)制中的至少一個的變化來相互區(qū)分以形成聲學(xué)圖像的。
[0008]按照本公開的第一方面，提供一種超聲全息成像系統(tǒng)，包括:
超聲換能器陣列，包括多個收發(fā)器元件，所述多個收發(fā)器元件配置成向物理物品發(fā)射多個超聲波形，并且接收從所述物理物品反射的多個返回超聲波形；以及處理器系統(tǒng)，耦合到所述超聲換能器陣列，所述處理器系統(tǒng)配置成:
生成多個外出模擬收發(fā)器驅(qū)動信號，所述多個外出模擬收發(fā)器驅(qū)動信號配置成引起所述超聲換能器陣列發(fā)射所述多個超聲波形，其中所述多個超聲波形中的至少兩個通過振幅、頻率和相位或其中任何一個的調(diào)制中的至少一個的變化來相互區(qū)分以形成聲學(xué)圖像；接收由所述超聲換能器陣列生成的多個進(jìn)入模擬波形信號，所述進(jìn)入模擬波形信號表示所述多個返回超聲波形中的至少一部分；
使用所述多個進(jìn)入模擬波形信號來構(gòu)建虛擬圖像，所述虛擬圖像對應(yīng)于所述物理物品的內(nèi)部區(qū)域的至少一部分。
[0009]按照第一方面的系統(tǒng)，其中所述處理器系統(tǒng)包括:
數(shù)字處理部分，用于生成對應(yīng)于所述多個模擬收發(fā)器驅(qū)動信號的多個數(shù)字波形整形信號，以及用于將多個進(jìn)入數(shù)字信號處理進(jìn)所述虛擬圖像；以及
模擬處理部分，耦合到所述數(shù)字處理部分和所述超聲換能器陣列，用于將所述多個數(shù)字波形整形信號轉(zhuǎn)換為所述多個外出模擬收發(fā)器驅(qū)動信號供傳輸?shù)剿龀晸Q能器陣列，以及用于將從所述超聲換能器陣列接收的所述多個進(jìn)入模擬波形信號轉(zhuǎn)換為多個進(jìn)入數(shù)字波形信號。
[0010]按照第一方面的系統(tǒng)，其中所述模擬處理部分包括:
多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，耦合到所述數(shù)字處理部分，用于將從所述數(shù)字處理部分接收的所述多個數(shù)字波形整形信號轉(zhuǎn)換為所述多個進(jìn)入模擬波形整形信號；以及
多個放大器，耦合到所述多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的對應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述多個放大器還耦合到所述多個收發(fā)器元件中的對應(yīng)的收發(fā)器元件，用于將從所述多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收的所述多個模擬波形整形信號轉(zhuǎn)換為所述多個模擬收發(fā)器驅(qū)動信號以及將所述多個模擬收發(fā)器驅(qū)動信號傳輸?shù)剿龆鄠€收發(fā)器元件中的對應(yīng)的收發(fā)器元件。[0011]按照第一方面的系統(tǒng)，其中所述模擬處理部分包括:
多個放大器，耦合到所述多個收發(fā)器元件中的對應(yīng)的收發(fā)器元件，用于放大從所述多個收發(fā)器元件中的所述對應(yīng)的收發(fā)器元件接收的所述多個模擬波形信號；以及
多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，耦合到所述多個放大器中的對應(yīng)的放大器，用于將從所述多個收發(fā)器元件中的所述對應(yīng)的收發(fā)器元件接收的所述多個模擬波形信號轉(zhuǎn)換為多個數(shù)字波形信號。
[0012]按照第一方面的系統(tǒng)，其中所述模擬處理部分包括多個濾波器，每個濾波器耦合在放大器和對應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間。
[0013]按照第一方面的系統(tǒng)，其中所述數(shù)字處理單元包括耦合到所述多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的波形整形部件。
[0014]按照第一方面的系統(tǒng)，其中所述數(shù)字處理單元包括:
圖像重構(gòu)單元，耦合到所述模 數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于為將所述數(shù)字波形信號轉(zhuǎn)換為所述虛擬圖像而執(zhí)行所述數(shù)字波形信號的數(shù)值重構(gòu)；以及
至少一個存儲設(shè)備，耦合到所述圖像重構(gòu)單元，用于存儲所述數(shù)字波形信號。
[0015]按照第一方面的系統(tǒng)，其中所述數(shù)字處理單元包括耦合到所述波形整形部件的循環(huán)控制單元。
[0016]按照第一方面的系統(tǒng)，其中所述數(shù)字處理單元包括:
至少一個評估單元，耦合到所述圖像重構(gòu)單元，用于關(guān)于所述虛擬圖像執(zhí)行超聲檢測分析。
[0017]按照第一方面的系統(tǒng)，其中所述波形整形部件配置成生成數(shù)字波形整形信號，所述數(shù)字波形整形信號配置成在物理物品中導(dǎo)致以下之中的一種:拉姆波、瑞利波、蠕變波。
[0018]按照本公開的第二方面，提供一種組裝超聲全息系統(tǒng)的方法，所述方法包括:
將多個超聲收發(fā)器元件耦合以形成超聲換能器陣列，所述多個收發(fā)器元件配置成向物理物品發(fā)射多個超聲波形以在其中形成聲學(xué)圖像，并且接收從所述物理物品反射的多個返回超聲波形；以及
將處理器系統(tǒng)耦合到所述超聲換能器陣列，所述處理器系統(tǒng)配置成:
生成多個外出模擬收發(fā)器驅(qū)動信號，所述多個外出模擬收發(fā)器驅(qū)動信號配置成引起所述超聲換能器陣列發(fā)射所述多個超聲波形，其中所述多個超聲波形中的至少兩個通過振幅、頻率和相位或其中任何的調(diào)制中的至少一個的變化來相互區(qū)分；
接收由所述超聲換能器陣列生成的多個進(jìn)入模擬波形信號，所述多個進(jìn)入模擬波形信號表示所述多個返回超聲波形中的至少一部分；以及
使用所述多個進(jìn)入模擬波形信號來構(gòu)建虛擬圖像，所述虛擬圖像對應(yīng)于所述物理物品的內(nèi)部區(qū)域的至少一部分。
[0019]按照第二方面的方法，所述方法包括:
將數(shù)字處理部分耦合到模擬處理部分，其中，所述數(shù)字處理部分用于生成對應(yīng)于所述多個模擬收發(fā)器驅(qū)動信號的多個數(shù)字波形整形信號，以及用于將多個進(jìn)入數(shù)字信號處理進(jìn)所述虛擬圖像，所述模擬處理部分用于將所述多個數(shù)字波形整形信號轉(zhuǎn)換為所述多個模擬收發(fā)器驅(qū)動信號供傳輸?shù)剿龀晸Q能器陣列，以及用于將從所述超聲換能器陣列接收的所述進(jìn)入模擬波形信號轉(zhuǎn)換為多個進(jìn)入數(shù)字信號；以及將所述模擬處理部分耦合到所述超聲換能器陣列。
[0020]按照第二方面的方法，所述方法包括:
將多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器耦合到所述數(shù)字處理部分，用于將從所述數(shù)字處理部分接收的所述多個數(shù)字波形整形信號轉(zhuǎn)換為多個模擬波形整形信號；以及
將多個放大器耦合到所述多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的對應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器；以及將所述多個放大器耦合到所述多個收發(fā)器元件中的對應(yīng)的收發(fā)器元件，用于將從所述多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收的所述多個模擬波形整形信號轉(zhuǎn)換為所述多個模擬收發(fā)器驅(qū)動信號以及將所述模擬收發(fā)器驅(qū)動信號傳輸?shù)剿龆鄠€收發(fā)器元件中的對應(yīng)的收發(fā)器元件。
[0021]按照第二方面的方法，其中所述方法還包括:
將多個放大器耦合到所述多個收發(fā)器元件中的對應(yīng)的收發(fā)器元件，用于放大從所述多個收發(fā)器元件中的所述對應(yīng)的收發(fā)器元件接收的模擬波形信號；以及
將多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器耦合到所述多個放大器中的對應(yīng)的放大器，用于將從所述多個收發(fā)器元件中的所述對應(yīng)的收發(fā)器元件接收的所述模擬波形信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字波形信號。
[0022]按照第二方 面的方法，其中所述方法還包括將波形整形部件耦合到所述多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0023]按照第二方面的方法，其中所述方法還包括:
將圖像重構(gòu)單元耦合到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于為將所述多個數(shù)字波形信號轉(zhuǎn)換為所述虛擬圖像而執(zhí)行所述多個數(shù)字波形信號的數(shù)值重構(gòu)；以及
將至少一個存儲設(shè)備耦合到所述圖像重構(gòu)單元，用于存儲所述多個數(shù)字波形信號。
[0024]按照第二方面的方法，其中所述方法還包括:
將至少一個評估單元耦合到所述圖像重構(gòu)單元用于關(guān)于所述虛擬圖像執(zhí)行超聲檢測分析。
[0025]按照第二方面的方法，其中所述方法還包括:配置所述波形整形部件以生成數(shù)字波形整形信號，所述數(shù)字波形整形信號配置成在物理物品中導(dǎo)致以下之中的一種:拉姆波、瑞利波、蠕變波。
[0026]按照本公開的第三方面，提供一種使用超聲全息成像對物理物品成像的方法，所述方法使用包括耦合到存儲設(shè)備的處理部件的處理器系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，所述方法包括:
使用存儲在所述存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)來定義圖像結(jié)構(gòu)，所述數(shù)據(jù)表示所述物理物品的幾何形狀；
配置超聲換能器陣列，所述超聲換能器陣列包括多個超聲收發(fā)器元件；
將所述超聲換能器陣列耦合到所述處理部件和所述存儲設(shè)備；以及在所述存儲設(shè)備中存儲可由所述處理器系統(tǒng)運(yùn)行來引起所述超聲換能器陣列發(fā)射表示所定義的圖像結(jié)構(gòu)的多個超聲波形的指令，其中所述超聲波形中的至少兩個是通過振幅、頻率和相位或它們的調(diào)制中的至少一個的變化來相互區(qū)分的。
[0027]按照第三方面的方法，其中所述方法包括:
通過所述超聲換能器陣列將表示所定義的聲學(xué)圖像結(jié)構(gòu)的多個超聲波形發(fā)射入所述物理物品；
通過所述超聲換能器接收從所述物理物品反射的多個超聲波形；
處理所述多個反射的超聲波形來產(chǎn)生多個數(shù)字A-掃描；以及評估所述多個數(shù)字A-掃描。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是其中使 用示范超聲全息系統(tǒng)的環(huán)境的示意圖；
圖2A是說明示范超聲全息系統(tǒng)的傳感器和硬件部分的電路圖的一部分；
圖2B是說明示范超聲全息系統(tǒng)的處理器部分的電路圖的另一部分；
圖3A是示范超聲全息成像系統(tǒng)中使用的示范的一系列波形的透視圖表示；
圖3B是示范超聲全息成像系統(tǒng)中使用的示范的另一系列波形的另一透視圖表示；
圖3C是示范超聲全息成像系統(tǒng)中使用的示范的另一系列波形的另一透視圖表示；
圖4是說明使用超聲全息對物理物品成像的示范方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]雖然本發(fā)明的各種實(shí)施例的特定特征可能在一些圖中示出而未在其它圖中示出，但這只是為了方便。根據(jù)本發(fā)明的原則，圖中任何特征可以組合任何其它圖中的任何特征來進(jìn)行參考和/或要求保護(hù)。
[0030]本文中描述的方法和系統(tǒng)可以使用包括計算機(jī)軟件、固件、硬件或它們的任何組合或子集的計算機(jī)編程或工程技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，其中技術(shù)效果可以通過執(zhí)行至少一個以下步驟來實(shí)現(xiàn):a)使用存儲在存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)來定義圖像結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)表示物理物品的幾何形狀山)配置超聲換能器陣列，該超聲換能器陣列包括多個超聲收發(fā)器元件；c)將該超聲換能器陣列耦合到處理部件和該存儲設(shè)備；d)在該存儲設(shè)備中存儲可由該處理器系統(tǒng)運(yùn)行來引起該超聲換能器陣列發(fā)射表示所定義的圖像結(jié)構(gòu)的多個超聲波形的指令，其中該超聲波形中的至少兩個是通過振幅、頻率和相位中的至少一個的變化來相互區(qū)分的；e)通過該超聲換能器陣列將表示所定義的圖像結(jié)構(gòu)的多個超聲波形發(fā)射入物理物品來形成該物理物品內(nèi)的聲學(xué)圖像；f)通過該超聲換能器陣列接收從該物理物品反射的多個超聲波形；g)處理該多個反射的超聲波形來產(chǎn)生多個數(shù)字A-掃描；以及h)評估該多個數(shù)字A-掃描。
[0031]圖1是用于執(zhí)行物理物品101的超聲全息成像的示范超聲全息成像系統(tǒng)100的示意圖。系統(tǒng)100包括通過連接103耦合到處理器系統(tǒng)104的超聲換能器陣列102。連接103可以是足以使得系統(tǒng)100如本文中所描述地發(fā)揮作用的任何合適連接設(shè)備，包括硬布線布置、光纖傳輸布置或它們的組合。在不范實(shí)施例中，超聲換能器陣列102發(fā)射超聲聲音脈沖，以及也接收反射離開物理物品101的超聲波。更具體地，由換能器陣列102發(fā)射的超聲波在一些實(shí)施例中配置成穿入物理物品101，并反射離開物理物品101內(nèi)的結(jié)構(gòu)，諸如密度降低的區(qū)域(可能暗示腐蝕)或者物理物品101內(nèi)的其它缺陷。在示范實(shí)施例中，超聲換能器陣列102是單獨(dú)超聲收發(fā)器元件110的矩形陣列(m乘以η單元)(圖2中示出)。在示范實(shí)施例中，每個超聲收發(fā)器元件是壓電收發(fā)器元件。在備選實(shí)施例中，可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的其它類型超聲收發(fā)器元件來使得系統(tǒng)100能夠如所描述地發(fā)揮作用，所述其它類型超聲收發(fā)器元件諸如電磁聲換能器(“ΕΜΑΤ”)或電容式微加工超聲換能器(“CMUT”)。每個超聲收發(fā)器元件110配置成傳輸和接收超聲波形。處理器系統(tǒng)104包括耦合到數(shù)字處理部件106的模擬處理部件107。數(shù)字處理部件106耦合到存儲設(shè)備(數(shù)據(jù)庫)105和控制面板108 (或者鍵盤或者其它一個或更多用戶輸入設(shè)備)。數(shù)字處理部件106提供信號給顯示器111來生成顯示圖像109。
[0032]如本文中所用的，術(shù)語“處理器”不只限于在本領(lǐng)域中稱作計算機(jī)的那些集成電路，而是廣泛地指微控制器、微型計算機(jī)、可編程邏輯控制器(PLC)、專用集成電路或者其它可編程電路，并且這些術(shù)語在本文中可互換地使用。在本文中描述的實(shí)施例中，存儲器可包括但不限于諸如隨機(jī)存取存儲器(RAM)的計算機(jī)可讀介質(zhì)和諸如閃存存儲器的計算機(jī)可讀非易失性介質(zhì)。備選地，也可使用軟盤、壓縮盤-只讀存儲器(CD-ROM)、磁光盤(MOD)和/或數(shù)字多功能盤(DVD)。而且，在本文中描述的實(shí)施例中，額外的輸入通道可以但不限于是諸如鼠標(biāo)和鍵盤的與操作員界面關(guān)聯(lián)的計算機(jī)外圍設(shè)備。備選地，也可使用可包括但不限于例如掃描儀的其它計算機(jī)外圍設(shè)備。另外，在示范實(shí)施例中，額外的輸出通道可包括但不限于操作員界面監(jiān)視器。
[0033]在示范實(shí)施例中，如本文中所描述，當(dāng)對物理物品101成像時進(jìn)行物理物品101的若干系列的“拍攝”。因此，超聲換能器陣列102移動到相對于物理物品101的第一位置，且向物理物品101發(fā)射一個或更多系列的超聲脈沖,這些超聲脈沖的反射被超聲換能器陣列102接收，以及與所發(fā)射的脈沖和對應(yīng)的所接收的反射對應(yīng)的數(shù)據(jù)被存儲并且之后被處理。超聲換能器陣列102接著移動到相對于物理物品101的另一位置，并進(jìn)行另一系列的“拍攝”。進(jìn)行拍攝的數(shù)量和所用的位置數(shù)量取決于物理物品101的配置和正被獲取的圖像的類型(成像以檢測缺陷等)。在示范實(shí)施例中，可由數(shù)字處理部件106引起超聲換能器陣列102發(fā)射超聲波形，當(dāng)該超聲波形與物理物品101接觸時又引起各種不同的波形穿過物理物品101而傳播，所述不同的波形包括是局限在對象表面的波的瑞利波(例如用于分析確定材料的機(jī)械和結(jié)構(gòu)性質(zhì)，諸如破裂)；是穿入對象內(nèi)部的波的拉姆波(通常用來尋找并表征被檢測的對象中的單獨(dú)缺陷)；或者通常用來到達(dá)隱藏在檢測對象的其它部分(例如焊接或軟釬焊)之下的檢測區(qū)域的蠕變波。
[0034]圖2A和2B —起形成說明示范超聲全息成像系統(tǒng)100的電路圖。具體地，圖2A是說明超聲全息成像系統(tǒng)100的超聲換能器陣列102和模擬處理部件107的電路圖的一部分，以及圖2B是電路圖的另一部分，說明超聲全息成像系統(tǒng)100的數(shù)字處理部件106。模擬處理部件107執(zhí)行在超聲換能器陣列102和數(shù)字處理部件106之間傳輸?shù)男盘柕念A(yù)處理。具體地，模擬處理部件107將由數(shù)字處理部件106生成并傳輸?shù)匠晸Q能器陣列102 (如指向左的箭頭A所指示)的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為激勵超聲收發(fā)器元件110中的所選擇的超聲收發(fā)器元件的模擬信號。模擬處理部件107還將從超聲收發(fā)器元件110傳輸?shù)谋硎緩奈锢砦锲?01反射并被超聲收發(fā)器元件110接收的超聲波的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將這些數(shù)字信號傳輸?shù)綌?shù)字處理部件106 (如指向右的箭頭B所指示)。模擬處理部件107包括通過多個連接122耦合到對應(yīng)的多個放大器124的多個數(shù)模(“D/A”)轉(zhuǎn)換器120。雖然只說明了四(4)組D/A轉(zhuǎn)換器120和對應(yīng)的放大器124，但是應(yīng)理解在示范實(shí)施例中，D/A轉(zhuǎn)換器120和對應(yīng)的放大器124供應(yīng)給并且耦合到每個超聲收發(fā)器元件110。放大器124通過多個連接126耦合到連接103中對應(yīng)的連接，并且又耦合到超聲換能器陣列102的超聲收發(fā)器元件110中對應(yīng)的那些。如以上所描述的，雖然圖2A中只說明四(4)個連接103，但是在示范實(shí)施例中，分開的連接103將每個超聲收發(fā)器元件110耦合到對應(yīng)的放大器124之一。 [0035]模擬處理部件107還包括多個放大器128，所述多個放大器128通過連接130耦合到連接103，并且又耦合到超聲換能器陣列102的超聲收發(fā)器元件110中的相應(yīng)的超聲收發(fā)器元件。就是說，雖然圖2A中只說明了四(4)個放大器128，但是應(yīng)理解在示范實(shí)施例中，存在耦合到每個超聲收發(fā)器元件110的放大器128。每個放大器128通過連接132之一耦合到多個濾波器134中的相應(yīng)的一個。每個濾波器134通過連接136之一耦合到多個模數(shù)(“A/D”)轉(zhuǎn)換器138中的對應(yīng)的一個。濾波器134可以是使得系統(tǒng)100如本文中所描述地發(fā)揮作用所必需的任何合適的電子信號濾波器。A/D轉(zhuǎn)換器138將由超聲收發(fā)器元件110接收并且傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換器138的電子波形轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
[0036]模擬處理部件107耦合到數(shù)字處理部件106 (圖2B中說明)。在示范實(shí)施例中，數(shù)字處理部件106包括初級數(shù)字處理部件140、次級數(shù)字處理部件142、上層控制部件144。初級數(shù)字處理部件140包括波形整形部件141以及圖像重構(gòu)和評估部件143。
[0037]在波形整形部件141中，多個脈沖發(fā)生器146通過多個連接148耦合到多個D/A轉(zhuǎn)換器120中的對應(yīng)的D/A轉(zhuǎn)換器(圖2A中所示)。脈沖發(fā)生器146通過多個連接150耦合到發(fā)射器控制單元152。發(fā)射器控制單元152通過關(guān)于每個收發(fā)器元件110改變諸如振幅、頻率、相位、振幅調(diào)制、相位調(diào)制和頻率調(diào)制等的因素來調(diào)整猝發(fā)音脈沖的特性。發(fā)射器控制單元152通過連接154耦合到發(fā)射器設(shè)定單元156。對于每個超聲收發(fā)器元件110發(fā)射的每個脈沖，發(fā)射器設(shè)定單元156存儲并監(jiān)控用于超聲收發(fā)器元件110所需來生成特定形狀的超聲脈沖場的設(shè)定，包含定時、幅度、振幅和頻率的選擇及對其中任何的調(diào)制。超聲脈沖傳播入材料區(qū)域，在其中超聲脈沖相互干涉。該干涉過程的結(jié)果是創(chuàng)建了材料內(nèi)部的聲學(xué)圖像。
[0038]在圖像重構(gòu)和評估部件143中，求和單元158通過多個連接160耦合到每個A/D轉(zhuǎn)換器138。每個A/D轉(zhuǎn)換器138產(chǎn)生單個元件數(shù)字化信號(也稱為“A-掃描”)。為了執(zhí)行單獨(dú)的A-掃描中體現(xiàn)的反射聲場的數(shù)值重構(gòu)，求和單元158對從每個壓電單元接收的數(shù)字信號執(zhí)行求和過程(也稱為“數(shù)值重構(gòu)”)，以產(chǎn)生完整的物理物品101的虛擬A-掃描。在示范實(shí)施例中，求和單元158配置成耦合到A/D轉(zhuǎn)換器138的多個現(xiàn)場可編程門陣列(“FPGA”)(未示出)。在備選實(shí)施例中，使得系統(tǒng)100能夠如所描述地發(fā)揮作用的其它組件可以代替FPGA來使用，諸如專用集成電路(“ASIC”)。
[0039]在示范實(shí)施例中，求和過程可簡短地描述如下:求和單元158在時間上逐點(diǎn)對單個元件的A-掃描求和(使用時間步(t0，tl，t2，"^tFinaDX因此，如果A-掃描是AScanl (t0, tl, t2,…..tn)，Ascan2 (t0, tl, t2,…..tn)等，則
A-ScanSum (t0) = AScanl(tO+Dt(I)) + AScan2(t0+Dt(m)) + …
A-ScanSum (tl) = AScanl (tl+Dt (2)) + AScan2(tl+Dt(m+1)) + …
直到
A-ScanSum (tFinal) = AScanl (tFinal+Dt (n)) + AScan2(tFinal+Dt(m+n)) + …其結(jié)果是單個總計的A-掃描。求和過程繼續(xù)，其期間各種因素可以改變，其中包括單個元件A-掃描的貢獻(xiàn)數(shù)量、猝發(fā)音長度的預(yù)定義時間間隔以及相鄰壓電元件的猝發(fā)音之間的時間延遲Dt(x)?？墒褂帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員所知的超聲測試和/或波束成形技術(shù)來完成待改變的因素的選擇。
[0040] 圖像重構(gòu)和評估部件143還包括多個存儲元件161，用于存儲從A/D轉(zhuǎn)換器138傳輸?shù)?、進(jìn)入的未處理的原始數(shù)字信號，以使得能夠使用單組進(jìn)入數(shù)據(jù)來執(zhí)行多次評估，從而改善后來處理的數(shù)字信號的質(zhì)量。[0041]圖像重構(gòu)和評估部件143提供多個功能。一個功能是將從超聲換能器陣列102傳輸?shù)摹⒉㈩A(yù)先由模擬處理部件107處理的原始模擬數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)化為一系列A-掃描和(A-ScanSum)0該A-掃描和用作在次級數(shù)字處理部件142中、尤其是在評估單元1_L中執(zhí)行的超聲檢測評估的基礎(chǔ)。一系列A-掃描和集體形成物理物品101的原始虛擬圖像。圖像重構(gòu)和評估部件143處理原始虛擬圖像，以通過最優(yōu)化由物理物品101內(nèi)的可能用作發(fā)射進(jìn)物理物品101的超聲波的反射體的特征造成的回波來去除噪音。這樣的反射體可能表示物理物品101內(nèi)的缺陷。歸因于次級數(shù)字處理部件142的功能可由配置成使得次級數(shù)字處理部件142能夠如本文中所描述地發(fā)揮作為的任何合適處理器設(shè)備來執(zhí)行。
[0042]如模擬處理部件107和初級數(shù)字處理部件140中，次級數(shù)字處理部件142包括與創(chuàng)建超聲換能器陣列102傳輸進(jìn)物理物品101的波形相關(guān)的功能，以及與處理從物理物品101反射并被超聲換能器陣列102接收的波形相關(guān)的功能。循環(huán)控制單元164通過連接166耦合到發(fā)射器設(shè)定單元156，并通過多個連接168耦合到求和單元158。評估單元(l_k)170通過連接172耦合到求和單元158，并通過連接174耦合到循環(huán)控制單元164。
[0043]循環(huán)控制單元164通過連接174耦合到位于上層控制部件144中的高層處理單元176。評估單元(1-k) 170通過連接180耦合到高層處理單元176。
[0044]循環(huán)控制單元164配置成調(diào)整系統(tǒng)100的操作。具體地，系統(tǒng)100在一系列循環(huán)中發(fā)揮作用。每個循環(huán)包括一組特定配置的超聲脈沖(或“猝發(fā)音”)，該特定配置的超聲脈沖從每個超聲收發(fā)器元件110發(fā)射，之后是暫停，再之后由每個超聲收發(fā)器元件110接收一系列反射聲波，該反射聲波又由模擬處理部件107轉(zhuǎn)換為由數(shù)字處理部件106處理的一系列數(shù)字信號。與每 組超聲脈沖對應(yīng)的數(shù)據(jù)以定義每一系列脈沖的各種特性的表(“循環(huán)表”)的形式存儲在循環(huán)控制單元164中，該各種特性諸如進(jìn)行“拍攝”的數(shù)量、進(jìn)行每個拍攝的方向、物理物品101周圍要進(jìn)行拍攝的位置的數(shù)量等。
[0045]評估單元170根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的技術(shù)，對在求和單元158中創(chuàng)建并存儲的原始虛擬圖像、或者其推演的結(jié)果執(zhí)行超聲檢測評估。每個原始虛擬圖像表示在一系列預(yù)定義的時間間隔和物理物品101附近的多個位置所進(jìn)行的超聲“拍攝”的多個超聲反射，以生成三維超聲“場”。評估單元170的額外功能是在使用關(guān)于物理物品101的位置進(jìn)行測試期間獲取的數(shù)據(jù)的相關(guān)。具體地，位置編碼器(未示出)耦合到超聲換能器陣列102并耦合到數(shù)字處理部件106，以報告并記錄超聲換能器陣列102相對于物理物品101的位置。超聲場的分析包括例如選擇時間中的一節(jié)或者“片段”(也稱為“門(gate)”)。分析門來確定門內(nèi)最大的聲波振幅，以及與該振幅關(guān)聯(lián)的測量的飛行時間(time in flight)。如本文中所用的，“飛行時間”指聲波行進(jìn)穿過物理物品101所需的時間的量。所選擇的振幅與預(yù)定義的參考振幅進(jìn)行比較，且測量的飛行時間與預(yù)定義的參考飛行時間進(jìn)行比較。如果所選擇的振幅超過參考振幅的值，則認(rèn)為物理物品101內(nèi)與所選擇的門關(guān)聯(lián)的物理位置處存在缺陷。例如，指示為低于預(yù)定義的參考飛行時間的與所選擇的門關(guān)聯(lián)的所測量的飛行時間可能指示在關(guān)聯(lián)的位置處物理物品101中的材料的強(qiáng)度可能過低，也可能與該位置處的內(nèi)部腐蝕關(guān)聯(lián)。備選地，對于其中在物品101的外表面上存在腐蝕的情況，測量的飛行時間可能大于預(yù)定義的參考飛行時間。
[0046]高層處理單元176包括PC、桌面系統(tǒng)、獨(dú)立CPU和/或例如使用由評估單元170生成的評估來記錄關(guān)于物理物品101的數(shù)據(jù)以激勵過程控制或者為用戶生成可視化的其它系統(tǒng)。此外，高層處理單元用作系統(tǒng)100的命令中心，其中用戶輸入諸如關(guān)于物理物品101的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)和指令、以及引起波形整形部件141產(chǎn)生將在物理物品101中導(dǎo)致要求的聲學(xué)圖像的信號的參數(shù)，該要求的聲學(xué)圖像定制成引起材料中的潛在反射體最優(yōu)地反射聲波以用于系統(tǒng)100的接收 和這些聲波之后的處理。在其它實(shí)施例中，諸如瑞利波或者拉姆波的特定類型聲波在物品101內(nèi)激發(fā)。高層處理單元176也包括顯示設(shè)備182(包括二維和三維視覺顯示器)、用戶輸入設(shè)備184 (鍵盤、觸摸屏等)、通信接口 186和本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的與超聲材料分析關(guān)聯(lián)的其它設(shè)備。用戶通過與上層控制部件144中的高層處理單元176關(guān)聯(lián)的輸入設(shè)備(未示出)來提供到循環(huán)控制單元164的輸入。在示范實(shí)施例中，上層控制部件144的功能在計算機(jī)上執(zhí)行，該計算機(jī)可以是足以使系統(tǒng)100能夠如本文中所描述地發(fā)揮作用的任何合適配置。高層處理單元176從次級數(shù)字處理部件142接收經(jīng)處理的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可被用戶通過編程進(jìn)高層處理單元176的合適用戶界面而配置的視覺顯示，該用戶界面包括諸如為二維顯示、三維顯示提供正確的“偽色(false color)”以及創(chuàng)建圖表等功能。此外，高層處理單元176執(zhí)行在物理物品101的完整檢測已被執(zhí)行之后才啟用的額外評估功能，諸如創(chuàng)建分析報告等。
[0047]在示范實(shí)施例中，由數(shù)字處理部件106生成的信號引起超聲換能器陣列102發(fā)射超聲猝發(fā)音，該超聲猝發(fā)音跨越超聲換能器陣列102的寬度和幅度是非均勻的。圖3A-3C說明由示范系統(tǒng)100提供的波形和波前的不同配置。圖3A是說明猝發(fā)音變化的第一模式的一系列波形300的立體視圖。為了簡化說明，說明了來自單行超聲收發(fā)器元件110的猝發(fā)音。具體地，波形300表示在振幅上變化，但是在持續(xù)期和發(fā)射時間上不變的猝發(fā)音。圖3B說明猝發(fā)音變化的第二模式，其中多個波形302表示在振幅上變化并在發(fā)射時間上變化(“時間偏移”)，但是在持續(xù)期上不變的猝發(fā)音。圖3C說明表示時間偏移的且在振幅和持續(xù)期上可變的一系列猝發(fā)音的一系列波形304。
[0048]圖4說明通過超聲全息執(zhí)行成像的示范方法400。首先，測量要檢查的物理物品101的幾何形狀，并將對應(yīng)數(shù)據(jù)存儲402在系統(tǒng)100中。由此，對已知在類似物理物品中過去易受缺陷影響的物理物品101的區(qū)域進(jìn)行識別，使得要求的映像物理物品能夠被定義404。一旦待檢查的物理物品101的幾何形狀和要求的圖像結(jié)構(gòu)已知，獲得要求的聲學(xué)圖像的換能器配置就可被定義406。例如，選擇壓電元件陣列的尺寸，選擇適當(dāng)?shù)拟Оl(fā)音脈沖頻率，選擇單獨(dú)壓電元件的尺寸和幾何形狀。雖然在示范實(shí)施例中使用壓電超聲元件作為超聲波的發(fā)射器/接收器，但是可使用使得系統(tǒng)100能夠如本文中所描述地發(fā)揮作用的任何合適超聲發(fā)射器/接收器類型。適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理算法被選擇408，以用于關(guān)于每個超聲收發(fā)器元件110將在404定義的圖像結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成一系列具有預(yù)定義的單獨(dú)配置的猝發(fā)音。可以使用從本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的光學(xué)成像系統(tǒng)改編的若干可用數(shù)據(jù)處理算法，包括點(diǎn)傳遞算法(point transfer algorithm) 410、傅立葉變換算法412或執(zhí)行數(shù)字全息的其它現(xiàn)有算法 414。
[0049]所選擇的數(shù)據(jù)處理算法被用來將定義的圖像結(jié)構(gòu)變換為傳輸?shù)讲ㄐ握尾考?41的指令。例如，使用點(diǎn)傳遞算法410包含:將定義404的圖像結(jié)構(gòu)變換為空間中點(diǎn)的陣列；為該陣列中每個點(diǎn)定義灰度值；為將要照射到該陣列中每個點(diǎn)上的待發(fā)射的波形計算要求的振幅和相位；并且提供來自每個圖像點(diǎn)的貢獻(xiàn)的相干相加以確定來自每個元件的每個猝發(fā)音的振幅和相位。使用點(diǎn)傳遞算法410的結(jié)果導(dǎo)致定義超聲換能器陣列102將在所定義的猝發(fā)音系列發(fā)射時產(chǎn)生的干涉圖案。使用傅立葉變換算法412將定義404的圖像結(jié)構(gòu)變換為空間中點(diǎn)的陣列，并計算所定義的圖像的傅立葉變換，使用光學(xué)傅立葉傳播將所定義的圖像的傅立葉變換傳遞到超聲換能器陣列102。使用點(diǎn)傳遞算法410或傅立葉傳遞算法412的結(jié)果導(dǎo)致定義超聲換能器陣列102將在所定義的猝發(fā)音系列發(fā)射時產(chǎn)生的干涉圖案，該猝發(fā)音系列接著與真實(shí)的聲學(xué)圖像進(jìn)行干涉。
[0050]在用于處理待獲取的數(shù)據(jù)的要求的算法已被選擇408之后，發(fā)生實(shí)際的數(shù)據(jù)獲取416。在數(shù)據(jù)獲取416期間，由超聲換能器陣列102發(fā)射一個或更多超聲脈沖，其中帶有從超聲收發(fā)器元件110中不同的元件發(fā)射的猝發(fā)音，該猝發(fā)音適于被成像的物理物品101的幾何形狀和預(yù)定義的要求的圖像結(jié)構(gòu)而在振幅、持續(xù)期和/或時間偏移上變化。反射的超聲波由超聲收發(fā)器元件110接收，且原始波形信號存儲在存儲元件161中。如所描述的，原始信號被放大并在系統(tǒng)100的模擬處理部件107中預(yù)處理以產(chǎn)生A-掃描。一旦生成,就可以使用已知超聲成像技術(shù)來評估A-掃描，以例如顯現(xiàn)諸如B-掃描的更高級的可視化。如本文中所用的，“B-掃描”指對象的充分顯現(xiàn)的色標(biāo)三維圖像。A-掃描中含有的數(shù)據(jù)也可通過與預(yù)定義閾值數(shù)據(jù)的比較使用于警報系統(tǒng)中。最后，在成像會話期間獲得的原始信號和經(jīng)處理的信號可以從系統(tǒng)100導(dǎo)出用于數(shù)據(jù)存儲或者額外的評估。
[0051]對比于已知的超聲全息系統(tǒng)，本文中描述的超聲全息成像系統(tǒng)配置成不依賴于換能器配置而生成并傳輸非均勻聲場。本文中描述的超聲全息成像系統(tǒng)使得能夠創(chuàng)建真實(shí)的聲學(xué)三維圖像，其中與不生成真實(shí)聲學(xué)圖像而工作的已知超聲全息系統(tǒng)相比，允許生成帶有改善的清晰度和區(qū)別特征的虛擬圖像。此外，本文中描述的超聲全息成像系統(tǒng)提供能夠處理被成像的物理物品的形狀和配置的增強(qiáng)成像。此外，與已知超聲全息系統(tǒng)相比，本文中描述的系統(tǒng)和方法提供給從超聲換能器陣列中分開的超聲收發(fā)器發(fā)射的超聲波形的產(chǎn)生，以便多個超聲波形中的至少兩個是通過振幅、頻率和相位或它們的調(diào)制中的至少一個的變化來相互區(qū)分的。
[0052]以上詳細(xì)描述了組裝超聲全息系統(tǒng)的方法和超聲全息系統(tǒng)的示范實(shí)施例。系統(tǒng)和方法不限于本文中描述的特定實(shí)施例，而是，方法的步驟和/或系統(tǒng)的組件可以獨(dú)立地并且脫離于本文中描述的其它步驟和/或組件來進(jìn)行利用。例如，本文中描述的系統(tǒng)和方法可以與其它測量系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組合來使用，并且不限于只與本文中描述的組件一起實(shí)踐。
[0053]本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，且也使用示例來使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何設(shè)備或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何并入的方法。本發(fā)明可取得專利權(quán)的范圍由權(quán)利要求書限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。這樣的其它示例如果具有不異于權(quán)利要求字面表達(dá)的結(jié)構(gòu)元素，或者如果包括與權(quán)利要求字面表達(dá)僅有非實(shí)質(zhì)性差別的等價結(jié)構(gòu)元素，則其意圖是在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
[0054]附圖標(biāo)記說明
100超聲全息成像系統(tǒng)
101物理物品
102超聲換能器陣列
103連接
104處理器系統(tǒng)105存儲設(shè)備(數(shù)據(jù)庫)
106數(shù)字處理部件
107模擬處理部件
108控制面板
109顯示圖像
110超聲收發(fā)器元件
111顯示器
120數(shù)模轉(zhuǎn)換器
122連接
124放大器
126連接
128放大器
130連接
132連接
134濾波器
136連接
138模數(shù)轉(zhuǎn)換器
140初級數(shù)字處理部件
141波形整形部件
142次級數(shù)字處理部件
143圖像重構(gòu)部件
144上層控制部件
146脈沖發(fā)生器
148連接
150連接
152發(fā)射器控制單元154連接
156發(fā)射器 設(shè)定單兀158求和單元160連接161存儲元件164循環(huán)控制單元166連接168連接170評估單元172連接174連接
176高層處理單元180連接182顯示設(shè)備
184用戶輸入設(shè)備
186通信接口 300波形
302波形
304波形
400方法
402存儲
404定義
406定義
408選擇
410點(diǎn)傳遞算法
412傅立葉變換算法
414其它現(xiàn)有算法
416數(shù)據(jù)獲取。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲全息成像系統(tǒng)(100),包括: 超聲換能器陣 列(102)，包括多個收發(fā)器元件(110)，所述多個收發(fā)器元件(110)配置成向物理物品(101)發(fā)射多個超聲波形，并且接收從所述物理物品(101)反射的多個返回超聲波形；以及 處理器系統(tǒng)(104)，耦合到所述超聲換能器陣列(102)，所述處理器系統(tǒng)(104)配置成: 生成多個外出模擬收發(fā)器驅(qū)動信號，所述多個外出模擬收發(fā)器驅(qū)動信號配置成引起所述超聲換能器陣列(102)發(fā)射所述多個超聲波形，其中所述多個超聲波形中的至少兩個通過振幅、頻率和相位或其中任何一個的調(diào)制中的至少一個的變化來相互區(qū)分以形成聲學(xué)圖像； 接收由所述超聲換能器陣列(102)生成的多個進(jìn)入模擬波形信號，所述進(jìn)入模擬波形信號表示所述多個返回超聲波形中的至少一部分； 使用所述多個進(jìn)入模擬波形信號來構(gòu)建虛擬圖像，所述虛擬圖像對應(yīng)于所述物理物品的內(nèi)部區(qū)域的至少一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其中所述處理器系統(tǒng)(104)包括: 數(shù)字處理部分(106)，用于生成對應(yīng)于所述多個模擬收發(fā)器驅(qū)動信號的多個數(shù)字波形整形信號，以及用于將多個進(jìn)入數(shù)字信號處理進(jìn)所述虛擬圖像；以及 模擬處理部分(107)，耦合到所述數(shù)字處理部分和所述超聲換能器陣列(102)，用于將所述多個數(shù)字波形整形信號轉(zhuǎn)換為所述多個外出模擬收發(fā)器驅(qū)動信號供傳輸?shù)剿龀晸Q能器陣列(102)，以及用于將從所述超聲換能器陣列(102)接收的所述多個進(jìn)入模擬波形信號轉(zhuǎn)換為多個進(jìn)入數(shù)字波形信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(100)，其中所述模擬處理部分(107)包括: 多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(120)，耦合到所述數(shù)字處理部分(106)，用于將從所述數(shù)字處理部分(106)接收的所述多個數(shù)字波形整形信號轉(zhuǎn)換為所述多個進(jìn)入模擬波形整形信號；以及 多個放大器(124)，耦合到所述多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(120)中的對應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述多個放大器(124)還耦合到所述多個收發(fā)器元件(110)中的對應(yīng)的收發(fā)器元件，用于將從所述多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(120)接收的所述多個模擬波形整形信號轉(zhuǎn)換為所述多個模擬收發(fā)器驅(qū)動信號以及將所述多個模擬收發(fā)器驅(qū)動信號傳輸?shù)剿龆鄠€收發(fā)器元件(110)中的對應(yīng)的收發(fā)器元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(100)，其中所述模擬處理部分(107)包括: 多個放大器(128)，耦合到所述多個收發(fā)器元件(110)中的對應(yīng)的收發(fā)器元件，用于放大從所述多個收發(fā)器元件(110)中的所述對應(yīng)的收發(fā)器元件接收的所述多個模擬波形信號；以及 多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器(138)，耦合到所述多個放大器(128)中的對應(yīng)的放大器，用于將從所述多個收發(fā)器元件(110)中的所述對應(yīng)的收發(fā)器元件接收的所述多個模擬波形信號轉(zhuǎn)換為多個數(shù)字波形信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(100)，其中所述模擬處理部分(107)包括多個濾波器(134)，每個濾波器(134)耦合在放大器(128)和對應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(138)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)(100)，其中所述數(shù)字處理單元(106)包括耦合到所述多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(120)的波形整形部件(141)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(100)，其中所述數(shù)字處理單元(106)包括: 圖像重構(gòu)單元(158)，耦合到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(138)，用于為將所述數(shù)字波形信號轉(zhuǎn)換為所述虛擬圖像而執(zhí)行所述數(shù)字波形信號的數(shù)值重構(gòu)；以及 至少一個存儲設(shè)備(161)，耦合到所述圖像重構(gòu)單元(158)，用于存儲所述數(shù)字波形信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)(100)，其中所述數(shù)字處理單元(106)包括耦合到所述波形整形部件(141)的循環(huán)控制單元(164)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(100)，其中所述數(shù)字處理單元(106)包括: 至少一個評估單元(170)，耦合到所述圖像重構(gòu)單元(158)，用于關(guān)于所述虛擬圖像執(zhí)行超聲檢測分析。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)(100)，其中所述波形整形部件(141)配置成生成數(shù)字波形整形信號，所述數(shù)字波形整形信號配置成在物理物品(101)中導(dǎo)致以下之中的一種:拉姆波、瑞利波、蠕變波。
【文檔編號】A61B8/14GK103961142SQ201410033869
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月25日
【發(fā)明者】S.法爾特, D.林根貝格 申請人:通用電氣公司