基于頻譜分析和時(shí)域相關(guān)法的磁聲信號特征分析方法
【專利摘要】一種基于頻譜分析和時(shí)域相關(guān)法的磁聲信號特征分析方法：固定樣本，采集不同參數(shù)下的磁聲信號：使設(shè)有銅導(dǎo)線的水槽位于均勻的靜磁場中，并在銅導(dǎo)線的一端串聯(lián)電阻R，注入電流施加激勵(lì)電壓，采集電阻兩端的電壓信號；在1MHz的固定頻率下，改變輸入電壓的大小采集信號；再保持輸入電壓固定不變，改變輸入激勵(lì)頻率的大小采集信號；分別對采集到的磁聲信號進(jìn)行傅里葉頻譜分析；分別對采集到的磁聲信號與輸入激勵(lì)信號即電阻兩端的電壓信號以及磁聲信號與超聲探頭的系統(tǒng)響應(yīng)做相關(guān)性分析。本發(fā)明能夠從頻域和線性度對采集到的磁聲信號分別與激勵(lì)源和超聲探頭之間的關(guān)系進(jìn)行研究，為后續(xù)的成像提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，從而為提取磁聲信號的特征量給出了新的思路。
【專利說明】基于頻譜分析和時(shí)域相關(guān)法的磁聲信號特征分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁聲信號的頻譜分析，包括磁聲信號與輸入電流激勵(lì)以及與聲傳感器系統(tǒng)函數(shù)之間相關(guān)性分析。特別是涉及一種基于頻譜分析和時(shí)域相關(guān)法的磁聲信號特征分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磁聲成像作為一種近些年被提出來的一個(gè)新的醫(yī)學(xué)成像方法，由于其同時(shí)具備了超聲成像和核磁共振成像的特點(diǎn)，因此具有非常好的空間分辨率和對比度，它的研究發(fā)展受到了各國的重視。然而，對磁聲成像的廣泛關(guān)注和研究多集中在成像方面，很多研究都是基于對成像算法的研究。對磁聲信號本身的特征研究還相對較少見，而這些特征量對于我們真正認(rèn)識磁聲信號很關(guān)鍵，所以從磁聲信號中提取出相關(guān)的特征量就顯得尤為重要和必要，這對將來磁聲成像的發(fā)展很重要。
[0003]磁聲信號是把樣本放置在一個(gè)均勻靜磁場中，然后對樣本施加一個(gè)激勵(lì)，這樣在樣本內(nèi)部就會形成渦流，渦流在靜磁場的作用下收到洛倫茲力的作用，然后產(chǎn)生振動，這時(shí)和樣本在同一水平面上放置一個(gè)超聲探頭對產(chǎn)生的超聲信號進(jìn)行接收，探頭旋轉(zhuǎn)一周就可以獲得樣本的一周信息，從而進(jìn)行重建。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于頻譜分析和時(shí)域相關(guān)法的磁聲信號特征分析方法，該方法利用頻譜分析和相關(guān)性分析的方法對超聲探頭采集到的磁聲信號進(jìn)行特征量分析，即利用頻譜分析得到磁聲信號的頻率分布范圍，以及磁聲信號的中心頻率，利用相關(guān)性求出磁聲信號與輸入激勵(lì)和探頭系統(tǒng)響應(yīng)的相關(guān)系數(shù)，可以看出不同頻率和不同幅值下磁聲信號與上述兩種信號之間的相關(guān)性。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種基于頻譜分析和時(shí)域相關(guān)法的磁聲信號特征分析方法，包括如下步驟:
[0006]I)固定樣本,米集不同參數(shù)下的磁聲信號,包括:
[0007](I)在水槽中固定銅導(dǎo)線樣本，使水槽放置于一個(gè)均勻的靜磁場中，并在銅導(dǎo)線的一端串聯(lián)一個(gè)電阻R，通過注入電流施加激勵(lì)電壓，采集電阻兩端的電壓信號；
[0008](2)首先保持頻率在IMHZ的固定頻率下，通過改變輸入電壓的大小來采集信號；
[0009](3)再保持輸入電壓固定不變，通過改變輸入激勵(lì)頻率的大小來采集信號；
[0010]2)分別對采集到的磁聲信號進(jìn)行傅里葉頻譜分析，即:
[0011]對采集到的磁聲信號，采用短時(shí)傅里葉變換得到頻域圖，根據(jù)頻域圖得到信號的頻率成分分布以及中心頻率的位置，并進(jìn)行分析；
[0012]3)分別對采集到的磁聲信號與輸入激勵(lì)信號即電阻兩端的電壓信號以及磁聲信號與超聲探頭的系統(tǒng)響應(yīng)做相關(guān)性分析，具體是:
[0013]對采集到的磁聲信號采用相關(guān)分析，分別得到了磁聲信號與輸入激勵(lì)信號以及磁聲信號與超聲探頭的系統(tǒng)響應(yīng)之間的相關(guān)系數(shù)，并進(jìn)行分析。
[0014]步驟I)中所述采集電阻兩端的電壓信號是用于作為輸入激勵(lì)信號。
[0015]步驟I)中所述的采集信號包括:采集銅導(dǎo)線的磁聲信號和電阻兩端的電壓信號。
[0016]步驟2)中所述的采用短時(shí)傅里葉變換得到頻域圖具體是采用的如下公式:
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種基于頻譜分析和時(shí)域相關(guān)法的磁聲信號特征分析方法，其特征在于，包括如下步驟: .1)固定樣本，采集不同參數(shù)下的磁聲信號，包括: (1)在水槽中固定銅導(dǎo)線樣本，使水槽放置于一個(gè)均勻的靜磁場中，并在銅導(dǎo)線的一端串聯(lián)一個(gè)電阻R，通過注入電流施加激勵(lì)電壓，采集電阻兩端的電壓信號； (2)首先保持頻率在IMHZ的固定頻率下，通過改變輸入電壓的大小來采集信號； (3)再保持輸入電壓固定不變，通過改變輸入激勵(lì)頻率的大小來采集信號； .2)分別對采集到的磁聲信號進(jìn)行傅里葉頻譜分析，即: 對采集到的磁聲信號，采用短時(shí)傅里葉變換得到頻域圖，根據(jù)頻域圖得到信號的頻率成分分布以及中心頻率的位置，并進(jìn)行分析； .3)分別對采集到的磁聲信號與輸入激勵(lì)信號即電阻兩端的電壓信號以及磁聲信號與超聲探頭的系統(tǒng)響應(yīng)做相關(guān)性分析，具體是: 對采集到的磁聲信號采用相關(guān)分析，分別得到了磁聲信號與輸入激勵(lì)信號以及磁聲信號與超聲探頭的系統(tǒng)響應(yīng)之間的相關(guān)系數(shù)，并進(jìn)行分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻譜分析和時(shí)域相關(guān)法的磁聲信號特征分析方法，其特征在于，步驟I)中所述采集電阻兩端的電壓信號是用于作為輸入激勵(lì)信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻譜分析和時(shí)域相關(guān)法的磁聲信號特征分析方法，其特征在于，步驟I)中所 述的采集信號包括:采集銅導(dǎo)線的磁聲信號和電阻兩端的電壓信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻譜分析和時(shí)域相關(guān)法的磁聲信號特征分析方法，其特征在于，步驟2)中所述的采用短時(shí)傅里葉變換得到頻域圖具體是采用的如下公式:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻譜分析和時(shí)域相關(guān)法的磁聲信號特征分析方法，其特征在于，步驟3)所述的對采集到的磁聲信號采用相關(guān)分析，包括: (1)分別對不同大小輸入激勵(lì)電壓下以及輸入激勵(lì)不同頻率下，分別求出采集到的磁聲信號與輸入激勵(lì)信號以及磁聲信號與超聲探頭的系統(tǒng)響應(yīng)的相關(guān)系數(shù)； (2)對分別求得的相關(guān)系數(shù)做統(tǒng)計(jì)處理； (3)觀察相關(guān)系數(shù)隨著輸入激勵(lì)電壓幅值以及頻率的變化情況。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻譜分析和時(shí)域相關(guān)法的磁聲信號特征分析方法，其特征在于，步驟3)中所述的相關(guān)系數(shù)是采用如下方法得到: 隨機(jī)信號X (η)和y(n)的互相關(guān)函數(shù)rxy (m)定義為:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用頻譜分析以及時(shí)域相關(guān)性對磁聲信號進(jìn)行特征分析，其特征在于，所述的對分別求得的相關(guān)系數(shù)做統(tǒng)計(jì)處理是:不同電壓幅值下磁聲信號與輸入激勵(lì)信號分別對應(yīng)得出一個(gè)相關(guān)系數(shù)值，然后用電壓幅值做橫坐標(biāo)，將相關(guān)系數(shù)值的絕對值做縱坐標(biāo)，得到相關(guān)系數(shù)隨著電壓幅值變化而變化的趨勢；同理，可以得到磁聲信號與超聲探頭響應(yīng)系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)的變化趨勢，以及相關(guān)系數(shù)隨著輸入激勵(lì)頻率的變化趨勢圖。
【文檔編號】G01H17/00GK103528672SQ201310518595
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】劉志朋, 殷濤, 朱珍珍 申請人:中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所