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1. WO2020191970 - RAW DATA-BASED ULTRASONIC PHASED ARRAY DETECTION SYSTEM AND METHOD

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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

附图

1   2  

说明书

发明名称 : 一种基于原始数据的超声相控阵检测系统和方法

技术领域

[0001]
本发明涉及超声无损检测的技术领域,特别涉及一种基于原始数据的超声相控阵检测系统和方法。

背景技术

[0002]
结构的缺陷是用于反映和评定物体结构整体状况的其中一个重要指标。结构的缺陷对应研究宏观物体和微观物体的物理特性具有重要的参考意义。对于宏观物体而言,结构的缺陷会影响宏观物体的结构稳固性,特别是结构缺陷的分布密度、形状和尺寸均会对宏观物体的结构稳固性产生重要的影响,通过对宏观物体结构缺陷的定性分析能够很好地获得关于宏观物体的内部结构信息,而这类宏观物体尤其包括桥梁、隧道或者高层建筑等不同形式的工程结构,对上述工程结构的内部结构缺陷进行定性分析能够帮助工程人员确定相应的维修和加固措施从而有效地延长工程结构的使用寿命;对于微观物体而言,结构的缺陷会影响微观物体自身的物理特性,同样地,该结构缺陷的分布密度、形状和尺寸均会对微观物体的力学、光学和热学等不同方面的物理特性产生影响,通过对微观物体结构缺陷的定性分析能够判断微观物体因结构缺陷的存在而导致的物理特性改变方向,而这类微观物质尤其包括晶体等不同种类的基础物质,对于微观物体的内部结构缺陷进行定性分析能够帮助研究人员确定微观物质的合成制作工序和过程从而进一步改善微观物质自身的不同物理特性。
[0003]
目前,针对物体内部结构或者表面形貌的检测主要是通过超声波检测法来实现的,该超声波检测法的实施理论基础为若物体的内部结构或者表面形貌中存在的结构或者形貌异化情况,该结构或者形貌的异化情况会影响其所处位置附近区域对应的声学特征,当超声波透射穿过该物体的内部结构或者被该物体 的表面形貌反射后,对应的透射或者反射超声波的传播参数和状态也会相应地发生改变,通过测定该透射或者反射超声波传播参数或者状态的改变情况,就能够获得关于该物体内部结构或者表面形貌的定性或定量检测结果。而现有的超声波检测方法通常是通过超声相控阵技术向被测物体投射超声波并接收经过该被测物体调制的超声回波,由于该超声回波是具有一定时间持续性的超声波信号,该超声相控阵技术都是以特定采样频率来获取该超声回波信号,这样能够有效地降低后续超声成像处理对应的超声回波信号量,但是这也意味其中存在信号缺失的问题。
[0004]
发明内容
[0005]
在现有的超声相控阵检测技术中,对于经过被测物体透射或者反射的超声回波信号,其都是以特定的采样频率(比如50MHz-100MHz)来接收该超声回波信号,虽然该超声相控阵检测技术对该超声回波信号实施间隔采样,但是该采样获得的信号数据量也是十分巨大的,而且超声成像得到的图像分辨率与该采样得到的信号数据量是密切相关的;为了改善超声成像的成像分辨率,通常需要对采样得到的超声回波信号数据进行降采样处理,而经过该降采样处理得到的超声回波信号数据就并不是原始的超声回波信号数据,即该原始的超声回波数据发生的数据量和数据信息的改变,这种改变通常都伴随着超声回波信号数据的部分信息丢失。由于超声成像的分辨率和清晰度决定于超声成像所采用的超声回波信号的数据量和数据内容,上述超声回波信号数据的部分信息丢失必然会降低该超声成像所得图像的分辨率和清晰度,从而严重地影响超声相控阵检测的准确性。
[0006]
针对现有技术存在的缺陷,本发明提供一种基于原始数据的超声相控阵检测系统和方法,该超声相控阵检测系统和方法在接收到来自被测物体的超声回波信号后,对该超声回波信号直接进行模数转换处理和波束合成处理后生成一原始数据信息,并基于该原始数据信息直接进行成像处理以及将该原始数据信 息直接进行保存以用于后续分析计算的源数据。可见,该超声相控阵检测系统和方法在对来自被测物体的超声回波信号进行处理的过程中并没有进行降采样处理,其直接保留原始的超声回波信号数据并以此进行成像和存储操作,这样能够最大限度地提高超声成像所得图像的分辨率和清晰度,从而改善超声相控阵检测的准确性。
[0007]
本发明提供一种基于原始数据的超声相控阵检测系统,其特征在于,所述超声相控阵检测系统包括:
[0008]
超声波发射模块,用于向目标对象投射超声波束;
[0009]
超声波接收模块,用于接收所述超声波束到达所述目标对象、并被所述目标对象反射后所形成的超声回波束;
[0010]
A/D转换模块,用于将所述超声回波束对应的模拟信号转换为一数字信号;
[0011]
处理模块,用于对所述数字信号进行波束合成处理后,生成一原始数据信息;
[0012]
显示模块,用于接收所述原始数据信息,并基于所述原始数据信息直接进行成像显示;
[0013]
存储模块,用于接收所述原始数据信息,并直接保存所述原始数据信息以作为后续超声成像计算处理的源数据;
[0014]
进一步,所述超声波发射模块包括阵列式超声发射单元、时钟单元和致动单元;其中,所述阵列式超声发射单元包括以线状阵列、矩形阵列、圆形阵列或者环形阵列排布的若干超声发射器;所述时钟单元生成一时钟信号以使所述若干超声发射器根据所述时钟信号依次向所述目标对象投射超声波束;所述致动单元具有与所述若干超声发射器中的每一个一一对应的若干致动器,每一所述致动器能够驱动对应的一个超声发射器,以使所述超声发射器能够连续地改变其投射超声波束的方向和/或强度;
[0015]
进一步,所述A/D转换模块包括一波形处理单元和模数转换单元;其中,所述波形处理单元具有信号传输接口、信号放大处理单元和滤波单元,所述信 号传输接口将来自所述超声波接收模块的超声回波束传送至所述信号放大处理单元进行超声回波束模拟信号的增强放大处理,接着所述滤波单元对经过所述增强放大处理后的超声回波束模拟信号进行卡尔曼滤波处理;所述模数转换单元将经过所述卡尔曼滤波处理后的超声回波束模拟信号转换成超声回波束数字信号;
[0016]
进一步,所述处理模块对所述数字信号进行波束合成处理具体包括所述处理模块获取所述数字信号中关于所述超声回波束的波束方向角信息,并基于所述波束方向角信息确定所述超声回波束的波束指向信息,接着再基于所述波束指向信息对所述数字信号进行关于时域和/或空域的波束合成处理,从而将所述波束合成处理得到的关于超声回波束在时域和/或空域上的数字叠加信息作为所述原始数据信息;
[0017]
进一步,所述显示模块基于所述原始数据信息直接进行成像显示具体包括所述显示模块基于所述原始数据信息显示所述超声回波束在当前场景中的空间分布模拟图像和所述目标对象对应的内部结构状态模拟图像;所述存储模块直接保存所述原始数据信息具体包括所述存储模块按照一时序信号将所述原始数据信息转换成一原始数据信息队列集合,并将所述原始数据信息队列集合中的不同数据信息保存至不同的存储区块中;
[0018]
本发明还提供一种基于原始数据的超声相控阵检测方法,其特征在于,所述超声相控阵检测方法包括如下步骤:
[0019]
步骤(1),控制超声波束的发射参数并将所述超声波束投射至目标对象上,以实现对所述目标对象的超声波束扫描操作;
[0020]
步骤(2),接收所述超声波束到达所述目标对象、并被所述目标对象反射后形成的超声回波束;
[0021]
步骤(3),将所述超声回波束对应的模拟信号转换为一数字信号,接着对所述数字信号进行波束合成处理后,形成一原始数据信息;
[0022]
步骤(4),基于所述原始数据信息,直接进行成像显示、和直接保存所述 原始数据信息以作为后续超声成像计算处理的源数据;
[0023]
进一步,在步骤(1)中,控制超声波束的发射参数并将所述超声波束投射至目标对象上具体包括依据一时钟信号控制阵列式超声发射单元中的每一个超声发射器依次向所述目标对象投射超声波束;或者,通过致动器相应地控制每一超声发射器各自的超声波束发射状态,从而使得每一超声发射器能够连续地改变其投射超声波束的方向和/或强度;
[0024]
进一步,在步骤(3)中,将所述超声回波束对应的模拟信号转换为一数字信号具体包括将所述超声回波束对应的模拟信号依次进行增强放大处理和卡尔曼滤波处理后得到的超声回波束模拟信号转换成超声回波束数字信号;
[0025]
进一步,在步骤(3)中,对所述数字信号进行波束合成处理具体包括获取所述数字信号中关于所述超声回波束的波束方向角信息,并基于所述波束方向角信息确定所述超声回波束的波束指向信息,接着再基于所述波束指向信息对所述数字信号进行关于时域和/或空域的波束合成处理,从而将所述波束合成处理得到的关于超声回波束在时域和/或空域上的数字叠加信息作为所述原始数据信息;
[0026]
进一步,在步骤(4)中,基于所述原始数据信息,直接进行成像显示具体包括基于所述原始数据信息显示所述超声回波束在当前场景中的空间分布模拟图像和所述目标对象对应的内部结构状态模拟图像;或者,基于所述原始数据信息,直接保存所述原始数据信息具体包括按照一时序信号将所述原始数据信息转换成一原始数据信息队列集合,并将所述原始数据信息队列集合中的不同数据信息保存至不同的存储区块中;
[0027]
相比于现有技术,本发明的基于原始数据的超声相控阵检测系统和方法在接收到来自被测物体的超声回波信号后,对该超声回波信号直接进行模数转换处理和波束合成处理后生成一原始数据信息,并基于该原始数据信息直接进行成像处理以及将该原始数据信息直接进行保存以用于后续分析计算的源数据。可见,该超声相控阵检测系统和方法在对来自被测物体的超声回波信号进行处 理的过程中并没有进行降采样处理,其直接保留原始的超声回波信号数据并以此进行成像和存储操作,这样能够最大限度地提高超声成像所得图像的分辨率和清晰度,从而改善超声相控阵检测的准确性。
[0028]
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0029]
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

[0030]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]
图1为本发明提供的一种基于原始数据的超声相控阵检测系统的结构示意图。
[0032]
图2为本发明提供的一种基于原始数据的超声相控阵检测方法的流程示意图。

具体实施方式

[0033]
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0034]
参阅图1,为本发明实施例提供的一种基于原始数据的超声相控阵检测系统的结构示意图。该超声相控阵检测系统包括超声波发射模块、超声波接收模 块、A/D转换模块、处理模块、显示模块和存储模块。其中,该超声波发射模块用于向目标对象投射超声波束,该超声波束达到该目标对象后会被该目标对象的表面进行反射,从而形成一超声回波束;该超声波接收模块用于接收该超声波束到达该目标对象、并被该目标对象反射后形成的超声回波束;该A/D转换模块用于将该超声回波束对应的模拟信号转换为一数字信号;该处理模块用于对该数字信号进行波束合成处理并生成一原始数据信息;该显示模块用于接收该原始数据信息,并基于该原始数据信息直接进行成像显示;该存储模块用于接收该原始数据信息,并直接保存该原始数据信息以作为后续超声成像计算处理的源数据。
[0035]
优选地,该超声波发射模块可包括阵列式超声发射单元、时钟单元和致动单元。
[0036]
优选地,该阵列式超声发射单元可包括若干个以特定阵列排列形式组成的超声发射器;优选地,该特定阵列排布形式可包括但不限于是线型阵列形式,二维矩形阵列形式、二维圆形阵列形式或者二维环形阵列形式;该阵列式超声发射器中的每一个超声发射器之间优选相对独立地工作,其能够自主地向该目标物投射超声波。实际上,由于具有不同阵列排布形式阵列式超声反射器产生的超声波相应地具有不同分布形状,而具有不同分布形状的超声波扫描投射到目标对象上后会生成不同反射式超声回波束,基于上述这方面的考虑,本领域的技术人员可根据该目标对象的实际形状和尺寸选择合适分布形状的阵列式超声发射器,从而使得该目标对象能够获得完整的超声扫描;优选地,该线型阵列形式超声发射器适用于具有细长形状的目标对象,该二维矩形阵列形式或者二维圆形阵列形式的超声发射器适用于具有扁平形状的目标对象,该二维环形阵列形式的超声发射器适用于在三维方向上尺寸大致相近的立体状目标对象。
[0037]
优选地,该时钟单元可用于生成一时序信号,该时钟信号被传输至该阵列式超声发射单元中,随后该阵列式超声发射单元会根据该时序信号按照特定顺 序依次驱动每一个超声发射器发射超声波;优选地,该时钟信号可为一系列高低电平集合共同组成的时钟信号,其中,该高低电平集合包括若干高低电平逻辑序列,每一个高低电平逻辑序列中只包括一个高电平,该唯一的一个高电平用于指示当前需要驱动发射超声波对应的超声波发射器,即该阵列式超声波发射器会根据该高低电平集合中的每一个高低电平逻辑序列进行对应超声波发射器的驱动控制,以保证在同一时刻只有一个超声波发射器发射超声波。
[0038]
优选地,该致动单元可包括若干个致动器,每一致动器能够驱动对应的一个超声发射器,以使该超声发射器能够连续地改变其投射超声波束的方向和/或强度。优选地,该致动器可为但不限于是一维线性致动器或者二维平面致动器,其中,该一维线性致动器能够沿单一方向改变该超声波发射器投射超声波的角度,该二维平面致动器能够沿相互垂直的两个方向改变该超声波发射器投射超声波的角度。
[0039]
优选地,该A/D转换模块可包括一波形处理单元和模数转换单元。其中,该波形处理单元可包括但不限于具有信号传输接口、信号放大处理单元和滤波单元;该信号传输接口将来自该超声波接收模块的超声回波束传送至该信号放大处理单元进行超声回波束模拟信号的增强放大处理,接着该滤波单元对经过该增强放大处理后的超声回波束模拟信号进行卡尔曼滤波处理。该模数转换单元优选将经过该卡尔曼滤波处理后的超声回波束模拟信号转换成超声回波束数字信号。
[0040]
优选地,该处理模块对该数字信号进行波束合成处理的过程可具体包括该处理模块获取该数字信号中关于该超声回波束的波束方向角信息,并基于该波束方向角信息确定该超声回波束的波束指向信息,接着再基于该波束指向信息对该数字信号进行关于时域和/或空域的波束合成处理,从而将该波束合成处理得到的关于超声回波束在时域和/或空域上的数字叠加信息作为该原始数据信息。
[0041]
优选地,该显示模块基于该原始数据信息直接进行成像显示的过程可具体 包括该显示模块基于该原始数据信息显示该超声回波束在当前场景中的空间分布模拟图像和该目标对象对应的内部结构状态模拟图像。其中,该存储模块直接保存所述原始数据信息具体包括该存储模块按照一时序信号将该原始数据信息转换成一原始数据信息队列集合,并将该原始数据信息队列集合中的不同数据信息保存至不同的存储区块中。
[0042]
相应地,参阅图2,为本发明实施例提供的一种基于原始数据的超声相控阵检测方法的流程示意图。优选地,该基于原始数据的超声相控阵检测方法是基于上述图1所示的超声相控阵检测系统而实现的。具体而言,该基于原始数据的超声相控阵检测方法可包括如下步骤:
[0043]
步骤(1),控制超声波束的发射参数并将该超声波束投射至目标对象上,以实现对该目标对象的超声波束扫描操作。
[0044]
优选地,在该步骤(1)中,控制超声波束的发射参数并将该超声波束投射至目标对象上可具体包括依据一时钟信号控制阵列式超声发射单元中的每一个超声发射器依次向所述目标对象投射超声波束;或者,通过致动器相应地控制每一超声发射器各自的超声波束发射状态,从而使得每一超声发射器能够连续地改变其投射超声波束的方向和/或强度。
[0045]
步骤(2),接收该超声波束到达所述目标对象、并被该目标对象反射后形成的超声回波束。
[0046]
步骤(3),将该超声回波束对应的模拟信号转换为一数字信号,接着对该数字信号进行波束合成处理后,形成一原始数据信息。
[0047]
优选地,在该步骤(3)中,将该超声回波束对应的模拟信号转换为一数字信号可具体包括将该超声回波束对应的模拟信号依次进行增强放大处理和卡尔曼滤波处理后得到的超声回波束模拟信号转换成超声回波束数字信号。
[0048]
优选地,在该步骤(3)中,对该数字信号进行波束合成处理可具体包括获取该数字信号中关于该超声回波束的波束方向角信息,并基于该波束方向角信息确定该超声回波束的波束指向信息,接着再基于该波束指向信息对该数字 信号进行关于时域和/或空域的波束合成处理,从而将该波束合成处理得到的关于超声回波束在时域和/或空域上的数字叠加信息作为该原始数据信息。
[0049]
步骤(4),基于该原始数据信息,直接进行成像显示、和直接保存该原始数据信息以作为后续超声成像计算处理的源数据。
[0050]
优选地,在该步骤(4)中,基于该原始数据信息,直接进行成像显示可具体包括基于该原始数据信息显示所述超声回波束在当前场景中的空间分布模拟图像和该目标对象对应的内部结构状态模拟图像;或者,基于该原始数据信息,直接保存该原始数据信息具体包括按照一时序信号将该原始数据信息转换成一原始数据信息队列集合,并将该原始数据信息队列集合中的不同数据信息保存至不同的存储区块中。
[0051]
此外,为了消除原始数据中由于随机变量因素而导致的后续计算误差,还需要对在不同情况下获得的原始数据进行拟合,由于原始数据中随机变量因素的分布可近似认为服从正态分布,故对这些原始数据进行正态分布的拟合处理,具体的正态分布拟合公式如下:
[0052]
[0053]
在上述公式中,M(n)为第n次测量得到的原始数据,M 0为原始数据的基准值,k为测量得到的原始数据的浮动倍数,n为测量次数,σ为正态分布拟合后变量n的方差,μ为正态分布拟合后变量n的期望值。
[0054]
再由3σ准则可知,当n∈(μ-3σ,μ+3σ)时,其置信概率可达到99.74%,故再在这个范围内利用积分中值定理求取其平均值 从而使得误差达到最小,其中平均值 的计算公式如下
[0055]
[0056]
从上述关于该基于原始数据的超声相控阵检测系统和方法的内容介绍可知,该基于原始数据的超声相控阵检测系统和方法是以超声检测缺陷定性系统和定性方法为技术基础而实现的,该基于原始数据的超声相控阵检测系统和方 法是在超声检测缺陷定性系统和定性方法的基础上,根据数据处理对象为原始数据这一重要区别,来对该超声检测缺陷定性系统和定性方法进行适应性的技术调整。具体来说,该超声检测缺陷定性系统和定性方法是基于超声检测缺陷定性技术来实现的,该超声检测缺陷定性技术又可称作相控阵超声检测技术,该相控阵超声检测技术是通过控制阵列探头各个阵元的接收与发射的延迟时间,形成合成声束的聚焦、扫描等,从而实现超声波束的偏振、聚焦等各种扫描效果,并最终在扫描范围内实现高分辨率的超声缺陷成像。此外,该超声检测缺陷定性技术(或者相控阵超声检测技术)的具体实现方式可包括但不限于是构造基于原始数据的超声相控阵检测系统、或者基于声场特征的反射体形貌提取系统和提取方法等实际操作中。在上述列举的实际操作中,该超声检测缺陷定性技术在相控阵超声发射状态下,阵列换能器中各阵元按照一定延迟规律顺序激发,产生的超声发射子波束在空间合成,形成相应的聚焦点和指向性,并且通过改变各阵元激发的延迟规律,可以改变焦点位置的波束指向,形成在一定空间范围内的扫描聚焦。
[0057]
进一步而言,在该基于原始数据的超声相控阵检测系统的实际操作中,其具体是基于该超声检测缺陷定性技术,在接收到来自被测物体的超声回波信号后,对该超声回波信号直接进行模数转换处理和波束合成处理后生成一原始数据信息,并基于该原始数据信息直接进行成像处理以及将该原始数据信息直接进行保存以用于后续分析计算的源数据;另外,在该基于声场特征的反射体形貌提取系统和提取方法的实际操作中,其具体是基于该超声检测缺陷定性技术,向一反射体投射超声波,并采用检测该反射体反射该超声波而形成的关于不同接收角度和关于不同深度的超声回波,同时对该超声回波进行针对性的信号处理操作,以提取关于该反射体的形貌特征和计算出相应的形貌特征参数。上述这两种不同形式的实际操作虽然各自具有不同的超声波发射、接收和处理程序,这两种不同形式的实际操作所针对的检测对象也是不同的,但是这两种实际操作都是以超声检测缺陷定性技术为基础检测技术,这两者都是在超声检测缺陷 定性技术的基础上进行适应性的系统调整;可见,本发明的超声检测缺陷定性系统和定性方法本质上是属于超声缺陷检测的基础技术,其目的是用于提供基于超声相控阵P扫描方式的超声缺陷检测原理与数据处理基础,并以此为基础,在具体缺陷检测对象或者检测数据不同的情况下,对该超声检测缺陷定性技术进行不同实现模式的转换,从而得到上述提及的基于原始数据的超声相控阵检测系统、或者基于声场特征的反射体形貌提取系统和提取方法等不同实现方式。
[0058]
从上述实施例可以看出,该基于原始数据的超声相控阵检测系统和方法在接收到来自被测物体的超声回波信号后,对该超声回波信号直接进行模数转换处理和波束合成处理后生成一原始数据信息,并基于该原始数据信息直接进行成像处理以及将该原始数据信息直接进行保存以用于后续分析计算的源数据;可见,该超声相控阵检测系统和方法在对来自被测物体的超声回波信号进行处理的过程中并没有进行降采样处理,其直接保留原始的超声回波信号数据并以此进行成像和存储操作,这样能够最大限度地提高超声成像所得图像的分辨率和清晰度,从而改善超声相控阵检测的准确性。
[0059]
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

权利要求书

[权利要求 1]
一种基于原始数据的超声相控阵检测系统,其特征在于,所述超声相控阵检测系统包括: 超声波发射模块,用于向目标对象投射超声波束; 超声波接收模块,用于接收所述超声波束到达所述目标对象、并被所述目标对象反射后所形成的超声回波束; A/D转换模块,用于将所述超声回波束对应的模拟信号转换为一数字信号; 处理模块,用于对所述数字信号进行波束合成处理后,生成一原始数据信息; 显示模块,用于接收所述原始数据信息,并基于所述原始数据信息直接进行成像显示; 存储模块,用于接收所述原始数据信息,并直接保存所述原始数据信息以作为后续超声成像计算处理的源数据。
[权利要求 2]
如权利要求1所述的基于原始数据的超声相控阵检测系统,其特征在于:所述超声波发射模块包括阵列式超声发射单元、时钟单元和致动单元;其中,所述阵列式超声发射单元包括以线状阵列、矩形阵列、圆形阵列或者环形阵列排布的若干超声发射器;所述时钟单元生成一时钟信号以使所述若干超声发射器根据所述时钟信号依次向所述目标对象投射超声波束;所述致动单元具有与所述若干超声发射器中的每一个一一对应的若干致动器,每一所述致动器能够驱动对应的一个超声发射器,以使所述超声发射器能够连续地改变其投射超声波束的方向和/或强度。
[权利要求 3]
如权利要求1所述的基于原始数据的超声相控阵检测系统,其特征在于:所述A/D转换模块包括一波形处理单元和模数转换单元;其中,所述波形处理单元具有信号传输接口、信号放大处理单元和滤波单元,所述信号传输接口将来自所述超声波接收模块的超声回波束传送至所述信号放大处理单元进行超 声回波束模拟信号的增强放大处理,接着所述滤波单元对经过所述增强放大处理后的超声回波束模拟信号进行卡尔曼滤波处理;所述模数转换单元将经过所述卡尔曼滤波处理后的超声回波束模拟信号转换成超声回波束数字信号。
[权利要求 4]
如权利要求1所述的基于原始数据的超声相控阵检测系统,其特征在于:所述处理模块对所述数字信号进行波束合成处理具体包括所述处理模块获取所述数字信号中关于所述超声回波束的波束方向角信息,并基于所述波束方向角信息确定所述超声回波束的波束指向信息,接着再基于所述波束指向信息对所述数字信号进行关于时域和/或空域的波束合成处理,从而将所述波束合成处理得到的关于超声回波束在时域和/或空域上的数字叠加信息作为所述原始数据信息。
[权利要求 5]
如权利要求1所述的基于原始数据的超声相控阵检测系统,其特征在于:所述显示模块基于所述原始数据信息直接进行成像显示具体包括所述显示模块基于所述原始数据信息显示所述超声回波束在当前场景中的空间分布模拟图像和所述目标对象对应的内部结构状态模拟图像;所述存储模块直接保存所述原始数据信息具体包括所述存储模块按照一时序信号将所述原始数据信息转换成一原始数据信息队列集合,并将所述原始数据信息队列集合中的不同数据信息保存至不同的存储区块中。
[权利要求 6]
一种使用如权利要求1-5中任一项所述的基于原始数据的超声相控阵检测系统的超声相控阵检测方法,其特征在于,所述超声相控阵检测方法包括如下步骤: 步骤(1),控制超声波束的发射参数并将所述超声波束投射至目标对象上,以实现对所述目标对象的超声波束扫描操作; 步骤(2),接收所述超声波束到达所述目标对象、并被所述目标对象反射后形成的超声回波束; 步骤(3),将所述超声回波束对应的模拟信号转换为一数字信号,接着对所述数字信号进行波束合成处理后,形成一原始数据信息; 步骤(4),基于所述原始数据信息,直接进行成像显示、和直接保存所述原始数据信息以作为后续超声成像计算处理的源数据。
[权利要求 7]
如权利要求6所述的超声相控阵检测方法,其特征在于:在步骤(1)中,控制超声波束的发射参数并将所述超声波束投射至目标对象上具体包括依据一时钟信号控制阵列式超声发射单元中的每一个超声发射器依次向所述目标对象投射超声波束;或者,通过致动器相应地控制每一超声发射器各自的超声波束发射状态,从而使得每一超声发射器能够连续地改变其投射超声波束的方向和/或强度。
[权利要求 8]
如权利要求6所述的超声相控阵检测方法,其特征在于:在步骤(3)中,将所述超声回波束对应的模拟信号转换为一数字信号具体包括将所述超声回波束对应的模拟信号依次进行增强放大处理和卡尔曼滤波处理后得到的超声回波束模拟信号转换成超声回波束数字信号。
[权利要求 9]
如权利要求6所述的超声相控阵检测方法,其特征在于:在步骤(3)中,对所述数字信号进行波束合成处理具体包括获取所述数字信号中关于所述超声回波束的波束方向角信息,并基于所述波束方向角信息确定所述超声回波束的波束指向信息,接着再基于所述波束指向信息对所述数字信号进行关于时域和/或空域的波束合成处理,从而将所述波束合成处理得到的关于超声回波束在时域和/或空域上的数字叠加信息作为所述原始数据信息。
[权利要求 10]
如权利要求6所述的超声相控阵检测方法,其特征在于:在步骤(4)中,基于所述原始数据信息,直接进行成像显示具体包括基于所述原始数据信息显示所述超声回波束在当前场景中的空间分布模拟图像和所述目标对象对应的内部结构状态模拟图像;或者,基于所述原始数据信息,直接保存所述原始数据信息具体包括按照一时序信号将所述原始数据信息转换成一原始数据信息队列集合,并将所述原始数据信息队列集合中的不同数据信息保存至不同的存储区块中。

附图

[ 图 1]  
[ 图 2]