本发明专利技术涉及超声数据计算技术领域，具体为一种超声脉冲信号钟形化技术的方法及系统。方法包括，设计主频与超声回声数据主频一致的钟形信号作为期望输出；对超声回声数据进行钟形化处理，减小超声脉冲信号旁瓣，提升超声脉冲信号的分辨率，优化介质物性参数的求取。本发明专利技术提供的方法，消除了脉冲信号的波形干扰，信号波形旁瓣极弱，分辨率高，可以识别更加细小的介质结构，可以得到介质的物性参数数据，还可以很好保持超声回声数据原有的信噪比。
1、超声技术是一种通过人工发射超声声波，对物体进行无损探测或对物体进行干预的声学技术。超声回声技术是超声技术的一个重要分支，在工业、农牧业、医疗及军事领域都得到极广的应用。医学b超、动物b超、超声工程探伤和超声声呐是超声回声技术最典型的应用，其原理基本一致：即通过接收超声在传播过程中遇到物体物性界面而产生的反射波（回声），对物体内部（或表面）结构和物性变化进行分析研究。
2、超声脉冲信号的时间延续长度（即：脉冲信号长度）和主频是描述该信号的两个主要特征。脉冲信号长度决定了超声回声的分辨率，而主频决定超声回声可探测的距离（即：穿透深度），主频越高穿透深度越小，反之越大。脉冲信号长度和主频由超声发射和接收的仪器装置决定，往往受到仪器的机械结构和电子物理方面的限制。
3、至今为止，广泛使用的超声回声数据处理方法仍然是振幅包络法。对超声回声数据进行数学变换（如：傅里叶变换、希尔伯特变换）后，可计算得到其振幅变化曲线，即振幅包络。振幅包络数据不但分辨率低，同时隐藏了回声数据的反射系数极性，丢失被检测物体的物性信息。
4、由于超声脉冲信号存在较多旁瓣，超声回声数据分辨率低且反射信号极性难以确定，使得薄层介质不易识别、介质物性难以确定。超声回声数据的振幅包络处理对解决以上问题没有任何作用，反而完全隐藏了反射信号的极性信息。
>技术实现思路1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
2、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
3、因此，本专利技术解决的技术问题是：提出新的超声回声数据处理方法以减弱超声脉冲信号的旁瓣，提高分辨率并使反射信号的极性易于识别，从而提高薄层介质的分辨能力，优化介质物性参数的求取。
4、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
5、构建超声回声数据时变空变的主频参数；
6、设计主频与超声回声数据主频一致的钟形信号作为期望输出；
7、对超声回声数据进行钟形化处理，减小超声脉冲信号旁瓣，提升超声脉冲信号的分辨率，优化介质物性参数的求取。
8、优选的，实现钟形化技术的步骤如下：
9、超声反射信号的时间域为：，为脉冲信号，为δ函数组成的反射系数；
10、经傅里叶变换后，频率域表示为：，是的傅里叶变换，为反射系数的频谱表示；是的傅里叶变换，为振幅包络的频谱表示；为超声回声数据在频域中的表示，用于反映超声回声数据在频域中的分布；
11、设超声脉冲信号钟形化后时间域的超声反射信号为，钟形化后的钟形脉冲信号为，则有：；
12、经傅里叶变换后，在频率域为：；
13、设超声脉冲信号为零相位信号，由超声反射信号自相关函数得到脉冲信号的频谱，根据该频谱最大值频率得到超声脉冲信号的主频；
14、设计主频信号为的时间域信号，并计算出时间域信号的频谱，且有：；
15、设计期望输出钟形信号主频与原始信号一致，用于保持信噪比。
16、优选的，由、和计算公式得：
17、
18、将反傅里叶变换到时间域，得到超声脉冲信号钟形化后的超声反射信号。
19、优选的，超声回声数据时变空变主频参数包括，主频参数计算的时变空变控制方式和主频参数的计算；
20、主频参数计算的时变空变控制方式包括时变控制和空变控制；
21、时变控制具体为：在时间方向对超声回声数据进行短时窗分割，设时窗长度为g，时窗中心时间值t记为t，对短时窗超声回声数据进行主频计算，得到关于不同短时窗中心时间t的时变主频参数；
22、空变控制具体为：对不同空间位置x处的超声回声数据进行独立的主频参数计算，自动实现空变主频参数计算，得到时变空变的主频参数;
23、主频参数计算具体为：对任一时空位置处的短时窗数据进行傅里叶变换，并求出其振幅谱函数，取得最大值的频率即为短时窗数据的主频，即满足：
24、
25、其中，为振幅谱函数极大值。
26、优选的，所述短时窗分割包括，短时窗分割时窗长度g根据超声回声数据主频来选定，时窗长度g内最少包括3个互相分离的脉冲信号，用以保证主频分析的精度；
27、所述钟形信号的设计包括，根据超声回声数据的主频，计算期望输出钟形信号如下：
28、
29、
30、其中，，为振幅指数衰减因子；
31、将钟形信号代入由、和得出的计算公式，实现超声回声数据进行钟形化处理，得到钟形化处理结果。
32、本专利技术还提供一种超声脉冲信号钟形化技术的方法的系统。
33、优选的，所述系统包括，主频参数计算模块和超声信号钟形化模块；
34、所述主频参数计算模块，用于构建超声回声数据时变空变的主频参数，设计主频与超声回声数据主频一致的钟形信号作为期望输出；
35、所述超声信号钟形化模块，用于对超声回声数据进行钟形化处理，实现减弱超声脉冲信号旁瓣，提升超声脉冲信号的分辨率，优化介质物性参数的求取。
36、本专利技术还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种超声脉冲信号钟形化技术的方法的步骤。
37、本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种超声脉冲信号钟形化技术的方法的步骤。
38、本专利技术的有益效果：本专利技术首次提出求取介质物性参数概念，并首次提出将超声脉冲信号钟形化，优化介质物性参数的求取；超声脉冲信号钟形化后，经时间积分计算而得的介质物性参数数据称为超声物性数据；作为超声回声信号的一种，经钟形化处理而得到的b超物性参数数据为物性b超。
39、本专利技术提出的钟形化技术处理消除了脉冲信号的波形干扰，信号波形旁瓣极弱，分辨率高，可以识别更加细小的介质结构；
40、本专利技术提出的钟形化信号无信号旁瓣，钟形化处理结果的正、负极性明确，同时利用极性和强度属性，可以求取介质的物性参数数据；
41、本专利技术提供的方法由于期望输出钟形信号主频设定为超声回声数据的主频，钟形化处理在提高分辨率的同时，可以很好保持超声回声数据原有的信噪比。
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【技术保护点】
1.一种超声脉冲信号钟形化技术的方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的一种超声脉冲信号钟形化技术的方法，其特征在于：实现钟形化技术的步骤如下：
3.如权利要求2所述的一种超声脉冲信号钟形化技术的方法，其特征在于：由、和计算公式得：
4.如权利要求3所述的一种超声脉冲信号钟形化技术的方法，其特征在于：超声回声数据时变空变主频参数包括，主频参数计算的时变空变控制方式和主频参数的计算；
5.如权利要求4所述的一种超声脉冲信号钟形化技术的方法，其特征在于：所述短时窗分割包括，短时窗分割时窗长度G根据超声回声数据主频来选定，时窗长度G内最少包括3个互相分离的脉冲信号，用以保证主频分析的精度；
6.一种采用如权利要求1~5任一所述的一种超声脉冲信号钟形化技术的方法的系统，其特征在于：所述系统包括，主频参数计算模块和超声信号钟形化模块；
7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述的一种超声脉冲信号钟形化技术的方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的一种超声脉冲信号钟形化技术的方法的步骤。
...
【技术特征摘要】
1.一种超声脉冲信号钟形化技术的方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的一种超声脉冲信号钟形化技术的方法，其特征在于：实现钟形化技术的步骤如下：
3.如权利要求2所述的一种超声脉冲信号钟形化技术的方法，其特征在于：由、和计算公式得：
4.如权利要求3所述的一种超声脉冲信号钟形化技术的方法，其特征在于：超声回声数据时变空变主频参数包括，主频参数计算的时变空变控制方式和主频参数的计算；
5.如权利要求4所述的一种超声脉冲信号钟形化技术的方法，其特征在于：所述短时窗分割包括，短时窗分割时窗长度g根据超声回声数据主频来选定，时窗长度g...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈必远，陈敏章，
申请(专利权)人：北京海思派克能源技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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