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超声成像系统中编码激励和脉冲压缩技术的研究和应用

作　者: 毕然
导　师: 姚勇
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 物理电子学
关键词: 超声成像编码激励脉冲压缩 Barker码匹配滤波
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 82次
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内容摘要

医学超声成像是现代医学影像技术中的重要组成部分,它以其安全、成像速度快、便携等特点得到越来越高的重视。近年来,电子工艺的迅猛发展带动了医学超声成像技术的发展和普及,也使得人们对超声成像系统成像质量要求也越来越高。于是传统超声成像系统的缺点也逐渐暴露出来,其中就包括纵向分辨率和探测深度这两项超声成像系统重要指标之间存在不可调和矛盾的问题。编码激励和脉冲压缩技术可以在保持纵向分辨率不变的情况下,增大发射的平均功率,从而加大超声波在组织中的探测深度。目前国内对编码激励和脉冲压缩技术的研究很多都局限于理论仿真,很少有对硬件实现的文献。本论文就是在这个理论的基础上提出的,并搭建了可以实现编码激励和脉冲压缩技术的超声发射接收实验平台。本论文主要完成了的工作包括:对医学超声成像系统以及编码激励和脉冲压缩技术的调研;对编码激励技术的两类调制信号:调频信号和调相信号进行了详细的推导、分析,并比较了几种编码信号的优缺点,从中选出了本论文设计所使用的编码发射信号;对脉冲压缩技术进行了详细的分析;详细介绍了本设计所应用的硬件实验系统平台各个部分的功能和原理;通过硬件平台采集了发射信号和回波信号数据,并通过仿真和分析比较,证明了编码激励和脉冲压缩技术相对于传统超声成像技术的优点,实现了本论文的目的;最后对本论文进行了总结,并提出了本论文的不足和改进方法。本论文的主要成果为:对超声成像领域中的编码激励和脉冲压缩技术进行了详细的理论分析和仿真。并在此基础上搭建了实现该项技术的硬件实验平台,通过数据采集和仿真分析,初步实现了该项技术在超声领域中的应用,为超声成像系统应用该项技术的商品化打下了基础。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 医学超声成像系统  8-11
    1.1.1 医学超声发展历史  8-9
    1.1.2 医学超声成像系统基本原理  9-10
    1.1.3 超声成像技术的发展趋势  10-11
  1.2 超声成像系统中的编码激励和脉冲压缩技术  11-15
    1.2.1 传统超声成像系统发射技术的缺陷  12-13
    1.2.2 编码激励和脉冲压缩技术  13-14
    1.2.3 编码激励和脉冲压缩技术的发展和市场前景  14-15
  1.3 论文的主要工作  15-16
第二章编码激励和脉冲压缩技术  16-32
  2.1 编码激励和脉冲压缩技术的优势  16-20
  2.2 编码激励信号  20-28
    2.2.1 调频信号  20-22
    2.2.2 调相信号  22-25
    2.2.3 发射编码的选择  25-26
    2.2.4 基础序列调制技术  26-28
  2.3 脉冲压缩技术  28-31
    2.3.1 脉冲压缩技术中的匹配滤波  29
    2.3.2 脉冲压缩技术中的非匹配滤波  29-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章硬件平台  32-47
  3.1 硬件平台功能简介  32-33
  3.2 发射电路部分  33-35
    3.2.1 发射电路  33-34
    3.2.2 发射波束合成  34-35
  3.3 接收电路部分  35-37
    3.3.1 高压隔离电路  35-36
    3.3.2 模拟放大及AD 转换电路  36-37
  3.4 FPGA 部分  37-45
    3.4.1 FPGA 简介  37-38
    3.4.2 信号处理  38-45
  3.5 USB 传输模块  45-46
  3.6 本章小结  46-47
第四章实验数据及仿真结果  47-63
  4.1 系统主板各芯片配置  47-49
    4.1.1 时钟分配器芯片配置  47-48
    4.1.2 模拟前端芯片配置  48
    4.1.3 发射芯片配置  48-49
  4.2 实验数据采集和仿真  49-62
    4.2.1 发射数据采集  50-57
    4.2.2 接收波形仿真  57-62
  4.3 本章小结  62-63
总结与展望  63-65
参考文献  65-69
致谢  69

超声成像系统中编码激励和脉冲压缩技术的研究和应用

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