【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及强透声材料，更具体的说是涉及一种强透声材料等效参量测量系统和测量方法。
技术介绍
1、强透声材料是一种特殊复合结构材料，其具有自然界材料所不具备的特殊物理效应，比如负的等效弹性模量、负的等效质量密度等。这些特殊物理效应的出现，使得强透声材料为噪声控制、隔声、声聚焦、声隐身等方面的研究提供了新手段。
2、其中，在医学超声成像领域，强透声材料被设计用于增强高频超声信号的透射效果，其可以有效改善颅骨与气泡等组织对超声极强的衰减效应。但由于强透声材料对声波的反射效果很弱，导致强透声材料的反射系数缺失进而无法计算强透声材料的等效弹性模量和等效质量密度(现有测量等效弹性模量和等效质量密度的方法是通过测量强透声材料的反射系数和透射系数来间接计算的)。
3、因此，如何提供一种全新的强透声材料(用于增强穿颅成像信号的强透声材料)等效参数测量系统和测量方法成为了本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种全新的强透声材料(用于增强穿颅成像信号的强透声材料)等效参数测量系统和测量方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种强透声材料等效参数测量系统，包括待测强透声材料、背衬材料、除气水、超声自发自收探头、超声接收探头以及等效参数计算单元；
4、所述待测强透声材料和所述背衬材料紧贴在一起构成待测强透声材料-背衬材料结构；
5、所述待测强透声材料-背衬材料结
6、所述超声自发自收探头和所述超声接收探头分别放置在所述待测强透声材料-背衬材料结构的两侧；
7、所述超声自发自收探头用于发射声波信号以及接收所述待测强透声材料-背衬材料结构反射的声波信号；
8、所述超声接收探头用于接收所述待测强透声材料-背衬材料结构透射的声波信号；
9、所述等效参数计算单元用于根据反射的声波信号和透射的声波信号计算所述待测强透声材料的等效弹性模量keff和等效质量密度ρeff。
10、优选的，所述超声自发自收探头放置在靠近所述待测强透声材料的一侧；
11、所述超声接收探头放置在靠近所述背衬材料的一侧。
12、优选的，所述超声自发自收探头的发射头和所述超声接收探头的接收头均垂直于所述待测强透声材料-背衬材料结构。
13、优选的，所述超声自发自收探头和所述超声接收探头处于同一轴线上。
14、一种强透声材料等效参数测量方法，该测量方法基于上述测量系统实现，包括以下步骤：
15、s1：控制所述超声自发自收探头发射声波信号；
16、s2：获取所述超声自发自收探头接收的反射声波信号；
17、获取所述超声接收探头接收的透射声波信号；
18、s3：基于所述反射声波信号计算得到所述待测强透声材料-背衬材料结构的反射系数t；基于所述透射声波信号计算得到所述待测强透声材料-背衬材料结构的透射系数r；
19、s4:基于所述反射系数t和所述透射系数r计算得到所述待测强透声材料中的阻抗z3以及所述声波信号在所述待测强透声材料中的相变
20、s5：基于所述阻抗z3和所述相变计算得到所述声波信号在所述待测强透声材料中的声速c3；
21、s6：基于所述阻抗z3和所述声速c3计算获得所述待测强透声材料的等效弹性模量keff和等效质量密度ρeff。
22、优选的，s3进一步包括：
23、将所述反射声波信号做傅里叶变换后除以所述声波信号得到所述待测强透声材料-背衬材料结构的反射系数t；
24、将所述透射声波信号做傅里叶变换后除以所述声波信号得到所述待测强透声材料-背衬材料结构的透射系数r。
25、优选的，s4进一步包括联立以下7个公式计算得到所述阻抗z3和所述相变
26、
27、
28、
29、
30、
31、
32、
33、其中，表示所述声波信号从所述待测强透声材料进入所述背衬材料时的输入阻抗；表示所述声波信号从所述除气水进入所述待测强透声材料时的输入阻抗；z1为所述除气水中的阻抗；z2为所述背衬材料中的阻抗；z3为所述待测强透声材料中的阻抗；p2为所述声波信号在所述背衬材料中相变的正切值；p3为所述声波信号在所述待测强透声材料中相变的正切值；为所述声波信号在所述除气水中相变的角度；为所述声波信号在所述背衬材料中相变的角度；为所述声波信号在所述待测强透声材料中相变的角度；t表示所述待测强透声材料-背衬材料结构的反射系数；r表示所述待测强透声材料-背衬材料结构的透射系数。
34、优选的，s5进一步包括所述声速c3的计算公式：
35、
36、其中,f表示所述声波信号的频率；d3表示所述待测强透声材料沿超声自发自收探头轴向的厚度；θ3表示所述声波信号从所述待测强透声材料进入所述背衬材料时的入射角。
37、优选的，s6进一步包括所述等效弹性模量keff和所述等效质量密度ρeff的计算公式：
38、
39、keff＝ρeffc32 (10)。
40、优选的，所述声波信号为宽频高斯信号。
41、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开了一种全新的强透声材料等效参数测量系统和测量方法，其在测量时采用待测强透声材料-背衬材料结构代替单一待测强透声材料，通过测量待测强透声材料-背衬材料结构的反射系数和透射系数来计算获得待测强透声材料的等效弹性模量和等效质量密度，其解决了声波信号反射效果弱时，强透声材料等效弹性模量和等效质量密度无法测量计算的问题。
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1.一种强透声材料等效参数测量系统，其特征在于，包括待测强透声材料、背衬材料、除气水、超声自发自收探头、超声接收探头以及等效参数计算单元；
2.根据权利要求1所述的强透声材料等效参数测量系统，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的强透声材料等效参数测量系统，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的强透声材料等效参数测量系统，其特征在于，
5.一种强透声材料等效参数测量方法，该测量方法基于权利要求1-4任意一项所述的测量系统实现，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的强透声材料等效参数测量方法，其特征在于，S3进一步包括：
7.根据权利要求5所述的强透声材料等效参数测量方法，其特征在于，S4进一步包括联立以下7个公式计算得到所述阻抗Z3和所述相变
8.根据权利要求7所述的强透声材料等效参数测量方法，其特征在于，S5进一步包括所述声速c3的计算公式：
9.根据权利要求8所述的强透声材料等效参数测量方法，其特征在于，S6进一步包括所述等效弹性模量Keff和所述等效质量密度ρeff
10.根据权利要求5所述的强透声材料等效参数测量方法，其特征在于，所述声波信号为宽频高斯信号。
...【技术特征摘要】
1.一种强透声材料等效参数测量系统，其特征在于，包括待测强透声材料、背衬材料、除气水、超声自发自收探头、超声接收探头以及等效参数计算单元；
2.根据权利要求1所述的强透声材料等效参数测量系统，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的强透声材料等效参数测量系统，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的强透声材料等效参数测量系统，其特征在于，
5.一种强透声材料等效参数测量方法，该测量方法基于权利要求1-4任意一项所述的测量系统实现，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的强透声材料等效参...
【专利技术属性】
技术研发人员：张亨达，姚磊，郑音飞，王萧博，吴德林，高申平，俞醒言，陈俭，
申请(专利权)人：浙江省计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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