摘要

针对超声 C 扫描声波信号受噪声等外界因素干扰,使超声成像对被测试件细节展示不足的问题,以及快速扫查中信号处理高效性的要求,提出运用自回归( auto-regressive,AR)模型频谱外推法,提高超声 C 扫描图像的质量。相对于传统的信号处理方法,可以更加快速、有效地改善超声波信号的信噪比和时间方向的辨识度。AR频谱外推法通过设定频窗宽度,截取一段频谱作为初始值,用 Burg 算法计算 AR 模型参数,再经外推构建 AR 模型,得到递推频谱,最后利用反傅里叶变换得到递推后的时域波形。以处理仿真信号为例,讨论了频窗宽度和起始频率的 选取对信号处理结果的影响. 分析结果表明,使用 AR 频谱外推法,显著改善了超声波信号的信噪比和时间方向的辨识度,3 ~ 10 dB 频窗范围内平均的结果优于其他固定频窗的处理结果。利用该方法对硬币表面及电子芯片成像实验数据进行处理,并对不同处理方法得到的 C 扫描图像进行对比,结果显示使用 AR 频谱外推法所得 C 扫描图像更加清晰、对比度更高、边界更分明,且成像过程耗时更少。研究结果将有效提高超声 C 扫描的成像质量及工作效率。

关键词

超声 C 扫描; AR 模型; 频谱外推; 小波分析; 信号处理; 图像质量评价

文献来源

宋国荣, 窦致夏, 吕炎, 马书旺, 文硕, 张斌鹏, 何存富.快速超声 C 扫描成像中的信号频域分析法及其应用[J].北京工业大学学报,2020,46(12):1315-1322.

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