基于仪器屏幕显示波形的探头超声信号的频谱分析方法技术

本发明专利技术公开了基于仪器屏幕显示波形的探头超声信号的频谱分析方法，包括以下步骤：连接探头与与超声仪器；调节超声仪器的设定参数以显示超声信号；记录超声仪器的超声信号图像；获取超声信号的图像数据；遍历处理所述图像数据上的像素，获取第一数组；转换第一数组为超声信号数据；依据超声信号数据、虚拟采集频率，生成超声信号的频谱数据，并可绘制相应频谱曲线。该基于超声仪器屏幕显示波形的探头超声信号的频谱分析方法目的是解决无信号输出接口仪器的信号频谱分析，实现低成本频谱分析。

Spectrum analysis method of ultrasonic signal of probe based on waveform displayed on instrument screen

【技术实现步骤摘要】
基于仪器屏幕显示波形的探头超声信号的频谱分析方法
本专利技术属于信号处理
，具体涉及一种基于仪器屏幕显示波形的探头超声信号的频谱分析方法。
技术介绍
超声波技术广泛应用于材料缺陷检测、材料性能评价、医疗诊断等方面，在航空、航天、汽车、医学等领域有极其重要的应用。超声频谱是重要的超声参数的参数，在超声
有着重要的应用。比如，超声频谱是超声探头的重要特性，通常针对超声探头所激励的超声信号进行频谱分析，根据其频谱特性来判定探头其是否符合相关技术要求。此外，在材料缺陷检测及性能表征中，经常针对来自材料内部的超声信号进行频谱分析，根据其频谱特性来对材料内部质量及性能进行分析评价。目前，采用的超声信号频谱分析方法需要利用数据采集卡对超声仪器接口输出的模拟信号进行A/D数据转换，操作过程复杂、成本较高。并且，尤其在某些超声仪器没有相应的信号输出接口情况下，无法获取超声信号从而不能进行频谱分析。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是现有的超声信号频谱分析方法操作过程复杂、成本较高，尤其是解决无信号输出接口的超声仪器信号的频谱分析问题。(二)技术方案本专利技术提供了一种基于仪器屏幕显示波形的探头超声信号的频谱分析方法，包括以下步骤：连接探头与超声仪器，其中，所述探头用于发射超声波发射至检测对象上及接收来自所述检测对象的超声信号；调节所述超声仪器的设定参数；记录所述超声仪器的超声信号图像；获取所述超声信号的图像数据；>遍历处理所述图像数据上的像素，获取第一数组；转换所述第一数组为超声信号数据；依据所述超声信号数据、虚拟采集频率，生成所述超声信号的频谱数据，并可绘制出相应频谱曲线。可选的，所述调节所述超声仪器的设定参数后，还包括：确定需要频谱分析的超声信号U(t)。可选的，所述调节所述超声仪器的设定参数，具体为：调节仪器显示参数，使得待分析超声信号任意相邻波峰、波谷水平间距至少为所述超声仪器屏幕宽度的2.5％。可选的，调节仪器显示参数，使得所述待分析超声信号在水平方向宽度处于所述超声仪器屏幕宽度的50％～90％，超声信号峰-峰值幅度在垂直方向处于所述超声仪器屏幕高度的50％～90％。可选的，依据调节后的所述超声仪器显示参数，确定所述超声仪器的屏幕整个水平范围上所对应的时间T，以及，确定所述超声仪器的屏幕垂直方向最高处对应的电压极大值Vu、最低处出对应的电压极小值Vl。可选的，所述获取所述超声信号的图像数据，具体为：获得的所述图像数据为三维数组C[M][N][3]，其中M为所获得图像像素点的行数、N为所述图像像素点的列数，每个所述图像像素点的色值包括R、G、B三个值。可选的，在所述超声信号的图像曲线上任意取J个像素点AP1、AP2…APJ，其中，J≥5；读取像素RGB三通道色值AP1(R)、AP1(G)、AP1(B)…APJ(R)、APJ(G)、APJ(B)，按照公式(1)、(2)、(3)分别计算所述像素RGB三通道色值的均值MA(R)、MA(G)、MA(B)：可选的，所述遍历处理所述图像数据上的像素，获取第一数组，具体包括如下步骤：对于第x行、第y列的像素点Pxy，分别获取RGB三通道色值Pxy(R)、Pxy(G)和Pxy(B)，按照公式(4)计算该像素点与曲线像素色值的近似度参数Vxy：分别建立长度为M的一维数组C[M]、长度为N的一维数组D[N]和E[N]，将所述Vxy赋值于数组C[M]第x个元素；所述图像数据的第y列所有像素处理完毕后，获得数组C[M]，确定所述数组C[M]中最小值C(h)，其在数组中序号为h的元素，则将序号值h赋给所述数组D[N]中的第y个元素D(y)；当所述数组C[M]中有多个相同的最小值元素时，则将多个数组元素序号的均值赋值给所述数组D[N]中的第y个元素D(y)；遍历处理所述图像的每一列像素点，获取所述第一数组D[N]。可选的，将所述第一数组D[N]中的第i个元素按照公式(5)转换为数组E[N]中第i个元素E(i)：转换完毕后，即获得超声离散数据E[N]。可选的，所述虚拟采集频率F按照公式(6)计算：式中，N为获得的图像数据的列数。可选的，利用获取的超声信号数据E[N]以及虚拟采集频率F，采用傅里叶变换获得所述超声信号的频谱数据，并可绘制出相应的超声信号频谱曲线。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术提供的基于仪器屏幕显示波形的探头超声信号的频谱分析方法，连接探头与超声仪器；调节超声仪器的设定参数；记录超声仪器的超声信号；获取超声信号的图像数据；遍历处理图像数据上的像素，获取第一数组；转换第一数组为超声信号数据；依据超声信号数据、虚拟采集频率，生成超声信号的频谱数据，即可绘制出频谱曲线。无需采集卡、采集软件或者专门的频谱分析仪即可以实现超声信号的频谱分析，操作简便、成本低廉；对于可进行超声信号显示，但是没有信号输出接口的超声仪器采用目前常规方法无法实现超声信号的频谱分析，而采用该方法可以解决该类超声仪器信号的频谱分析。附图说明图1为本专利技术提供的一种基于仪器屏幕显示波形的探头超声信号的频谱分析方法的流程示意图；图2为本专利技术提供的另一基于仪器屏幕显示波形的探头超声信号的频谱分析方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图1所示，根据本专利技术实施例提供了一种基于超声仪器屏幕显示波形的探头超声信号的频谱分析方法，包括以下步骤：S100、连接探头与超声仪器，其中，探头用于发射超声波发射至检测对象上及接收来自检测对象的超声信号；S200、调节超声仪器的设定参数；S300、记录超声仪器的超声信号图像；S400、获取超声信号的图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于仪器屏幕显示波形的探头超声信号的频谱分析方法，其特征在于，包括以下步骤：/n连接探头与超声仪器，其中，所述探头用于发射超声波至检测对象，并接收来自所述检测对象的超声信号；/n调节所述超声仪器的设定参数；/n记录所述超声仪器的超声信号图像；/n获取所述超声信号的图像数据；/n遍历处理所述图像数据上的像素，获取第一数组；/n转换所述第一数组为超声信号数据；/n依据所述超声信号数据、虚拟采集频率，生成所述超声信号的频谱数据，并绘制出相应超声信号频谱曲线。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于仪器屏幕显示波形的探头超声信号的频谱分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
连接探头与超声仪器，其中，所述探头用于发射超声波至检测对象，并接收来自所述检测对象的超声信号；
调节所述超声仪器的设定参数；
记录所述超声仪器的超声信号图像；
获取所述超声信号的图像数据；
遍历处理所述图像数据上的像素，获取第一数组；
转换所述第一数组为超声信号数据；
依据所述超声信号数据、虚拟采集频率，生成所述超声信号的频谱数据，并绘制出相应超声信号频谱曲线。


2.根据权利要求1所述的频谱分析方法，其特征在于，所述调节所述超声仪器装置的设定参数后，还包括：
确定所需要频谱分析的超声信号U(t)。


3.根据权利要求1所述的频谱分析方法，其特征在于，所述调节所述超声仪器的设定参数，具体为：
调节仪器显示参数，使得待分析超声信号U(t)，任意相邻波峰、波谷水平间距至少为所述超声仪器屏幕宽度的2.5％。


4.根据权利要求3所述的频谱分析方法，其特征在于，调节仪器显示参数，使得所述待分析超声信号U(t)，在水平方向宽度处于所述超声仪器屏幕宽度的50％～90％，超声信号峰-峰值幅度在垂直方向处于所述超声仪器屏幕高度的50％～90％。


5.根据权利要求4所述的频谱分析方法，其特征在于，依据调节后的所述仪器显示参数，确定所述超声仪器的屏幕整个水平范围上所对应的时间T，以及，确定所述超声仪器的屏幕垂直方向最高处对应的电压极大值Vu、最低处出对应的电压极小值Vl。


6.根据权利要求5所述的频谱分析方法，其特征在于，所述获取所述超声信号的图像数据，具体为：
获得的所述图像数据为三维数组C[M][N][3]，其中M为所获得图像像素点的行数、N为所述图像像素点的列数，每个所述图像像素点的色值包括R、G、B三个值。


7.根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李乐刚，刘松平，刘菲菲，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11