磁声成像

专利名称：一种磁声成像系统及方法专利类型：发明专利
发明人：夏慧,刘国强,张文伟
申请号：CN202210048459.3
申请日：20220117
公开号：CN114532983A
公开日：
20220527
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种磁声成像系统及方法，涉及磁声成像技术领域，该系统包括支撑部、激励子系统、检测子系统及控制成像子系统；支撑部为两端开口的腔体结构；激励子系统提供脉冲磁场激励模式和脉冲电场激励模式；检测子系统至少包括环形探头；在工作状态下，支撑部位于静磁场环境内，支撑部容纳有被测目标体；在静磁场环境以及激励子系统提供的目标激励模式下，被测目标体受到洛伦兹力产生磁声信号，同时被测目标体受到热声效应产生热声信号；控制成像子系统基于环形探头获取的被测目标体的磁声信号和热声信号，确定被测目标体的电导率分布图像。

本发明能够实现满足间质流体成像的目的。

申请人：中国科学院电工研究所
地址：100190 北京市海淀区中关村北二条6号中科院电工所
国籍：CN
代理机构：北京高沃律师事务所
代理人：韩雪梅
更多信息请下载全文后查看。

声学成像仪工作原理
首先，声学成像仪通过电压信号激励一个或多个声发射器，声发射器
通常由压电陶瓷等材料制成，具有压力-电压转换的特性。

当电压信号作
用于声发射器时，它会产生声波，声波沿着特定方向传播。

接下来，声波在介质中的传播遵循波的传播规律，包括反射、折射、
散射等。

当声波遇到不同介质之间的边界时，一部分波将反射回来，一部
分将继续传播入射介质。

通过测量反射的声波，声学成像仪可以获取物体
界面的位置和形状信息。

为了接收反射声波，声学成像仪会使用一个接收器阵列，该阵列由多
个接收元件组成，接收元件通常也是压电陶瓷或共振器件。

当接收元件受
到反射波时，它会产生电压信号，该信号可以通过外部电路进行放大和处理。

接收到的电压信号将经过放大后被输入到数据处理部分。

数据处理部
分会对接收到的信号进行滤波、放大、延时等处理，以提取出有效的声波
信息，并进行合理的时序重构，以便生成高质量的声波图像。

最后，通过将处理后的数据送入图像生成系统，声学成像仪会对数据
进行解析和处理，以生成可视化的图像结果。

图像生成系统可以使用不同
的算法和技术，例如扫描成像、逆时偏移、波数域成像等。

总的来说，声学成像仪工作原理是利用声波在介质中传播的特性，通
过声发射器产生声波，接收器阵列接收反射的声波，并通过数据处理和图
像生成，最终形成声波图像。

这种成像方式以其无损、实时、便携等优势，在医学、海洋、工业等领域得到了广泛的应用。

声学成像技术的研究与应用引言：声学成像技术是一种利用声音的传播和反射特性来获取目标物体的形态，结构和内部信息的非破坏性检测方法。

这种技术在医学、工程、海洋等领域被广泛应用，成为现代社会中不可或缺的一部分。

本文将从声学成像的物理原理、实验准备和实验过程进行详细解读，并分析其在实际应用中的发展与优势。

一、声学成像的物理原理：声学成像技术是基于声波的传播和反射原理来工作的。

声波是一种机械波，通过固体、液体或气体的振动而产生。

当声波遇到不同介质之间的边界，一部分能量会被反射，一部分能量会被透射，从而形成声波的反射和传播现象。

声学成像技术利用这种原理，通过接收和处理反射波信号，构建出目标物体的图像。

其主要原理包括声源产生、声波传播、反射与收集和图像生成等步骤。

二、实验准备：1. 声源：选择合适的声源对研究目标进行声波激励，常见的有脉冲声源、连续声源和超声源等。

不同声源在频率、功率和波形等方面都有所不同。

2. 探测器：选择相应的探测器接收反射波信号，常见的有压电式探测器、电阻微型探测器和光纤传感器等。

探测器的选择要考虑信号接收范围、灵敏度和响应速度等因素。

3. 数据记录和处理系统：为了获取和处理声波信号，需要相应的数据记录和处理系统。

这些系统应具备高分辨率、低噪声和快速处理的特点。

4. 校准标准：为了准确测量声波反射信号，需要校准标准来验证系统的准确性和稳定性，常见的校准标准包括球形透射模型和均匀介质模型。

三、实验过程：1. 制定实验方案：根据目标物体的特点和研究需求，制定合理的实验方案。

包括声源和探测器的位置选择、声源频率的设置和数据采集的方式等。

2. 数据采集：根据实验方案进行声波的发送和接收。

通过观察实验平台上的显示器，可以实时检测到反射信号，并记录相关数据。

3. 数据处理：将采集到的原始数据进行处理，去除噪声和干扰，得到目标物体的声波反射信号。

通过对信号进行滤波、增益调整和图像重建等处理，可以得到清晰的目标物体图像。

磁声成像原理
磁声成像是一种基于磁声效应的无损成像技术。

其原理是利用磁声传感器接收样品所产生的磁声信号，通过信号处理和图像重建算法，将样品的内部结构以可视化的方式呈现出来。

磁声成像在医学、材料科学、无损检测等领域具有广泛应用。

磁声效应是指在外加交变磁场作用下，带有磁性的材料产生声波振动的现象。

其产生机制是磁矩的磁偶极矩受到磁场力的作用而振动并发出声音。

磁声传感器是用于检测和接收磁声信号的装置，通常由磁电传感器和声贝微传感器组成。

在磁声成像系统中，首先将待检测的样品放置于外加交变磁场中，并将磁声传感器置于样品附近。

当磁场振荡频率与样品的共振频率匹配时，样品中的带磁性材料会受到磁场力的作用而振动，形成磁声信号。

磁声传感器将接收到的磁声信号转换成电信号，并经过放大和滤波等处理后，输入到信号处理系统中。

信号处理系统对接收到的电信号进行采集、分析和处理，通过数学算法对信号进行重构，最终生成磁声图像。

磁声图像可以直观地显示样品内部的磁性材料分布和缺陷情况。

通过分析磁声图像的形态、亮度和颜色等特征，可以判断样品的磁学特性、结构状况以及可能存在的缺陷，为科学研究和工程应用提供重要参考。

总的来说，磁声成像利用磁声效应对材料进行成像，通过磁声
传感器接收磁声信号，经过信号处理和图像重建算法，生成磁声图像，从而实现对样品内部结构的可视化呈现。

磁声成像在实际应用中具有高分辨率、无损、快速等优点，被广泛应用于多个领域。

核磁共振成像-物理原理和方法
核磁共振成像（NMR）是一种利用磁场和电磁波探测物体内部结构、
形态和功能的无创性检测技术。

其主要使用的原理为核磁共振（NMR）以
及磁共振成像（MRI）。

物理原理。

核磁共振现象基于核磁矩的存在，即在一个外磁场中，原子核会产生
自旋，导致其周围带有磁矩。

这个磁矩的大小与核与自旋轨道相互作用、
核自旋、核外电子等因素有关。

当一定频率的射频脉冲作用于物体时，它
可以获得足够的能量，使得原子核磁矩发生共振跃迁，即吸收或发射电磁波，并产生一个幅度随时间变化的信号。

这个信号可以被电子设备捕捉并
分析，从而提取物体结构信息。

方法。

核磁共振成像是在核磁共振基础上发展而来的。

它首先通过建立强磁
场产生磁化，然后用脉冲激发进行共振刺激，利用磁场梯度进行空间编码，最后利用接收线圈接收回波来重建空间图像。

核磁共振成像通过探测不同组织在强磁场中产生的不同信号，可以对
其进行成像。

由于不同组织的磁化强度和弛豫时间不同，每个组织都会产
生特有的信号，这些信号经过计算和处理后就可以在屏幕上呈现出各种图像。

核磁共振成像包括了许多技术，包括脉冲序列、图像质量评估、图像
处理和分析等。

在临床应用中，它可用于检查头部、胸部、腹部以及四肢
等部分，用于诊断骨骼、肌肉、神经、内脏等多种疾病。

此外，它还可用
于研究神经科学、心脏学、肿瘤学等多个科学领域。