[发明专利]一种参量阵实时宽带激励信号产生方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理领域，尤其涉及一种能够提高发射效率的，参量阵实时宽带激励信号产生方法。

背景技术

参量阵通过声传播的非线性作用产生差频波，具有输出频带宽、波束开角尖锐、尺寸小的特点，具有非常广泛的应用前景。然而，驱动参量阵得到预期波形具有一定的技术难度。目前，主要有三种驱动参量阵的方法：双边带算法、均方根法以及单边带法。此三种方法均存在失真度大、无法保证实时性和需叠加直流偏移的问题，导致参量阵发射效率低，同时还严重影响信号接收的准确度。因此，提出一种实时准确有效的参量阵宽带激励信号产生方法具有很好的工程和实践价值。

发明内容

本发明提供一种能够提高发射效率的，参量阵实时宽带激励信号产生方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种参量阵实时宽带激励信号产生方法，包括以下几个步骤，

步骤一：根据参量阵需产生的差频声信号Y计算差频波的瞬时角速度参数ω_d：

其中，W₀(·)为取0阶朗伯W函数，t为时间参数，t₀为t时刻前信号Y的最近一个过零点时刻，i为虚数单位；

步骤二：分别取瞬时角速度ω_d的实部ω_dr和虚部ω_di；

步骤三：根据得到的瞬时角速度ω_d的实部ω_dr和虚部ω_di计算两个原波信号和

其中，ω₀为参量阵的中心角频率；

步骤四：将得到的两个原波信号和相加得到待发射的原波信号p_d。

有益效果：

通过参量阵的差频波解析解推导得出，推导过程完备，能够产生准确的差频波。无需叠加直流分量，参量阵发射效率高。无需增加宽带均衡器以及滤波器，具有较高的实时性，可实现实时波形的实时预处理及发射。通过调节角频率参数实现对差频波的调幅调节，产生的差频波具有动态范围大的优点。

附图说明

图1为参量阵实时预处理方法流程图；

图2为输入信号Y；

图3为求解出的参数ω_d，其中图3(a)为其实部，图3(b)为其虚部；

图4为求解出的原波信号

图5为求解出的原波信号

图6为待发射的原波信号p_d；

图7为瞬时角速度ω_d的取值为另外一种情况时，求得的待发射的原波信号。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明为参量阵实时宽带激励信号产生方法，如图1所示，本发明是这样实现的：

(1)将待处理信号Y采用(W₀(·)为取0阶朗伯W函数(Lambert W Function)，t为时间参数，t₀为t时刻前信号Y的最近一个过零点时刻，i为虚数单位)得到ω_d。

(2)分别对步骤(1)求出的ω_d取实部和虚部，分别得到参数ω_dr和ω_dr；

(3)将步骤(2)得到的参数ω_dr和ω_di采用算法(ω₀为参量阵的中心角频率)得到两个原波信号

(4)将步骤(3)得到的相加得到待发射的原波信号p_d。

如图2～图3，本发明技术原理推导为：

设有两个角频率ω₁，ω₂的平面波，声压幅值分别为p₁₀，p₂₀，则按准线性近似，原波场即为两平面波声压之和，写成复数形式，

两共轴平面波束非线性互作用差频散射场声压：

式中，ω_d＝ω₁-ω₂，k_d＝k₁-k₂，a为圆盘换能器辐射面半径，α₁、α₂为原波吸收系数，

将上式写成如下形式：