一种基于激光测振的磁共振成像设备工作噪声的声压级计算方法技术

本发明专利技术涉及振动测试技术及振动信号分析领域，具体涉及一种基于激光测振的磁共振成像设备工作噪声的声压级计算方法。该方法利用激光测振仪实施非接触式振动信号采集、对采集到的振动信号进行希尔伯特变换得到解析信号、对解析信号进行傅里叶变换得到振动信号频谱、对振动信号频谱通过振动速度与声压的转换公式计算得声压信号频谱并进行逆傅里叶变换和取实部得到实数声压信号。对磁共振设备噪声声压级进行评价可以在磁在共振室外进行，不影响磁共振诊断过程，规避了声级计和振动传感器因金属元件和电子元件造成的测量数据可靠性得不到保障的问题。到保障的问题。到保障的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光测振的磁共振成像设备工作噪声的声压级计算方法


[0001]本专利技术涉及振动测试技术及振动信号分析领域，具体涉及基于激光测振的磁共振成像设备工作噪声的声压级计算方法。

技术介绍

[0002]磁共振成像设备工作时产生噪声的声压级评价，是保证设备在工作时产生噪声的声压级在人体可接受范围内的重要依据。当声压级超出人体可接受范围时，会造成头晕、头痛、双耳不适等症状，严重影响人体健康。磁共振成像设备工作时，受强磁场影响，传统测量方式声压计中含有金属会对磁共振设备扫描结果和安全性造成影响，振动传感器中含有电子元器件可能会产生电磁辐射而干扰磁共振扫描。不能作为磁共振成像设备工作时产生噪声的声压级评价的有效手段。这就使得磁共振成像设备工作时产生噪声的声压级评价成为一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于：提供一种基于激光测振的磁共振成像设备工作噪声的声压级计算方法，以解决现有方法难以在实际工程中，评价磁共振成像设备工作时产生噪声的声压级的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种基于激光测振的磁共振成像设备工作噪声的声压级计算方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1、利用激光测振采集磁共振成像设备工作时产生在机壳正向圆环表面的振动信号，该振动信号为振动速度信号或振动位移信号，若测得振动位移信号则需进行求导得到振动速度信号；根据振动速度和声波的波动方程推导出振动速度与声压的转换公式：
[0007][0008]式中ρ0＝1.225kg/m3为空气在15℃的密度，c0＝340.29m/s为声音在15℃的速度，k＝f/c0为波数，r1、r2分别为圆环面内外径；
[0009]步骤2、按照以下步骤计算实数声压信号：
[0010]步骤2.1、对振动信号进行希尔伯特变换得到对应解析信号，并将解析信号转换成以复数形式表现复数振动速度信号；
[0011]步骤2.2、对复数振动速度信号进行快速傅里叶变换得到频谱数据，利用步骤1得到的振动速度与声压转换公式对频谱数据的每个频率值和其对应的幅值、相位进行计算，得到机壳正向圆环表面中心的声压信号频谱；
[0012]步骤2.3、对声压信号频谱进行逆傅里叶变换和取实部操作得到实数声压信号；
[0013]步骤3、对声压信号进行声压级计算和A计权处理得到最终的A计权声压级。
[0014]进一步的，所述步骤2还能够按照如下步骤计算得到实数声压信号：
[0015]对振动信号进行快速傅里叶变换得到单边谱振动速度；
[0016]将单边谱信号各频率值和对应的幅值、相位带入步骤1得到的振动速度与声压转换公式中，计算出单边谱声压；
[0017]获取单边谱声压的共轭复数，并与单边谱声压拼接组成双边谱声压，对双边谱声压进行逆傅里叶变换得到实数声压信号。
[0018]进一步的，所述步骤2.1中通过欧拉公式将解析信号转换成以复数形式表现复数振动速度信号。
[0019]进一步的，所述步骤1中采集振动信号的设备为激光测振仪。
[0020]声音从声源振动产生声波并通过介质(空气或固体、液体)传播，因此可以通过声源表面振动速度并结合波动方程，推导出振动速度与声压的转换公式，通过该公式将振动信号换算成声压信号，并进一步对声压信号进行分析从而达到对声压级的计算。
[0021]本专利技术提供的一种基于激光测振的磁共振成像设备工作噪声的声压级计算方法，利用激光测振仪实施非接触式振动信号采集、对采集到的振动信号进行希尔伯特变换得到解析信号、对解析信号进行傅里叶变换得到振动信号频谱、对振动信号频谱通过振动速度与声压的转换公式计算得声压信号频谱并进行逆傅里叶变换和取实部得到实数声压信号。对磁共振设备噪声声压级进行评价可以在磁在共振室外进行，不影响磁共振诊断过程，规避了声级计和振动传感器因金属元件和电子元件造成的测量数据可靠性得不到保障的问题。
附图说明
[0022]图1为实施例1的实施流程图；
[0023]图2为实施例给出的体算例；其中图(a)是振动信号的时域图像，图(b)是振动信号的频域图像；图(c)是解析信号或复数振动速度信号的时域图像，图(d)是解析信号或复数振动速度信号的频域图像；图(e)是声压信号频谱的图像；图(f)是实数声压信号的图像；图(g)是对实数声压信号进行A计权和1/3倍频程处理后的图像。
具体实施方式
[0024]以下基于具体实施方式对本专利技术进行描述，需要说明的是，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中提到的“包含”“包括”等类似词语应当解释为包含的含义而非穷举或排他的含义：也就是说，是“包含但不限于”的含义。
[0025]实施例1
[0026]如图1所示，本实施例一种基于激光测振的磁共振成像设备工作噪声的声压级计算方法，包括以下步骤：
[0027]步骤1、利用激光测振采集磁共振成像设备工作时产生在机壳正向圆环表面的振动信号，该振动信号为振动速度信号或振动位移信号，若测得振动位移信号则需进行求导得到振动速度信号；根据振动速度和声波的波动方程推导出振动速度与声压的转换公式：
[0028][0029]式中ρ0＝1.225kg/m3为空气在15℃的密度，c0＝340.29m/s为声音在15℃的速度，k＝f/c0为波数，r1、r2分别为圆环面内外径。
[0030]步骤2、按照以下步骤计算实数声压信号：
[0031]步骤2.1、对振动信号进行希尔伯特变换得到对应解析信号，并将解析信号转换成以复数形式表现复数振动速度信号。将解析信号转换成以复数形式的转换方法很多，本实施例优选欧拉公式进行转换，转换后的复数振动速度信号表达式为：
[0032]u＝u
A
exp(jωt)
[0033]式中u
A
为振动速度信号幅值，j为虚数单位，ω＝2πf为角频率，f为频率(Hz)；
[0034]步骤2.2、对复数振动速度信号进行快速傅里叶变换得到频谱数据，利用步骤1得到的振动速度与声压转换公式对频谱数据的每个频率值和其对应的幅值、相位进行计算，得到机壳正向圆环表面中心的声压信号频谱。
[0035]步骤2.3、对声压信号频谱进行逆傅里叶变换和取实部操作得到实数声压信号。
[0036]步骤3、对声压信号进行声压级计算和A计权处理得到最终的A计权声压级。
[0037]图2为本实施例的具体算例，图中(a)、(b)表示振动信号的时域和频域图像；(c)、(d)表示解析信号或复数振动速度信号的时域和频域图像；(e)表示声压信号频谱的图像；(f)表示实数声压信号的图像；(g)则是对实数声压信号进行A计权和1/3倍频程处理后的图像，对图像中各中心频带按照式：
[0038][0039]式中L
PAi
为各中心频带A计权声压级，即(g)中各条形的幅值，得到最终的A计权声压级L
PA
为80dBA。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光测振的磁共振成像设备工作噪声的声压级计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、利用激光测振采集磁共振成像设备工作时产生在机壳正向圆环表面的振动信号，该振动信号为振动速度信号或振动位移信号，若测得振动位移信号则需进行求导得到振动速度信号；根据振动速度和声波的波动方程推导出振动速度与声压的转换公式：式中ρ0＝1.225kg/m3为空气在15℃的密度，c0＝340.29m/s为声音在15℃的速度，k＝f/c0为波数，r1、r2分别为圆环面内外径；步骤2、按照以下步骤计算实数声压信号：步骤2.1、对振动信号进行希尔伯特变换得到对应解析信号，并将解析信号转换成以复数形式表现复数振动速度信号；步骤2.2、对复数振动速度信号进行快速傅里叶变换得到频谱数据，利用步骤1得到的振动速度与声压转换公式对频谱数据的每个频率值和其对应的幅值、相位进行计算，得到机壳正向圆环表面中心的声压信号频谱；步骤2.3、对声压信号频谱进行逆傅...

【专利技术属性】
技术研发人员：王科盛，徐培嘉，李双双，刘培，孙京昇，何倩鸿，彭旭光，凌丹，李泽楷，张培培，刘洋，
申请(专利权)人：成都水木医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：