[发明专利]一种阵列超声信号稀疏采样方法

权利要求书

1.一种阵列超声信号稀疏采样方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、提取原始超声阵列回波信号的脉冲流,形成阵列脉冲流信号使阵列超声信号具有有限信息自由度，符合有限新息率采样的前提条件，并保留原阵列超声信号的特征信息参数，其中P为阵列中阵元个数；

S2、对阵列脉冲流信号进行延迟合成处理，得到一路阵列脉冲流合成信号

所述步骤S2具体为：

在阵列信号每一通道上增加延时量，以保证合成信号中每一通道信号的独立性，避免造成信号混叠；信号合成时以阵元从1到P顺序逐一合成，称为正序合成，为使合成后的脉冲流信号便于进行FRI采样，对脉冲流进行周期延拓，得到便于FRI稀疏采样的延时阵列脉冲流合成信号

其中，为延迟后阵列脉冲的时延，为延迟参数，t_i为各阵元回波信号时延；分别为合成后信号中各个脉冲的幅值和时延参数，且满足条件t′₁t′₂…t′_i…t′_P；

S3、把阵列脉冲流合成信号送入采样核进行平滑处理，得到采样核输出信号y(t)；

S4、以信号新息率对y(t)进行等间隔采样，获得离散稀疏数据N为采样点数，采样间隔τ为信号时长；

S5、从离散稀疏数据中进行参数估计，得到阵列脉冲流合成信号的幅值参数和时延参数

S6、根据延迟合成规则，从中逆推得到原阵列脉冲流信号的幅值和时延参数，并重构信号

2.根据权利要求1所述的阵列超声信号稀疏采样方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

从原始超声阵列回波信号中提取只包含回波脉冲时延、幅值及脉宽信息的脉冲流信号，使其具备FRI信号的时域稀疏特性；

取两路载波信号分别为2sin(2πf₀t+φ)和2cos(2πf₀t+φ)，两路载波信号的频率与阵列超声信号的中心频率f₀一致，初相都为φ；这两路信号具有90°相位差，使其分别与多通道的超声阵列回波信号相乘，分别得到两路p组调制信号I_i′(t)和Q_i′(t)；对每个通道的两路信号分别平方相加，再对相加后信号进行平方根运算，从而得到具有稀疏特性对的阵列脉冲流信号其中g(t)为高斯脉冲信号，i＝1,2,…,P。

3.根据权利要求1所述的阵列超声信号稀疏采样方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：

所述延迟参数由具体检测工况确定，可由声波在楔块及被测工件中的传播路径几何关系求得阵列中各阵元回波信号时延t_i，在一次激励与接收循环中，各阵元接收到回波脉冲的最大时间差为|Δt_max|＝max|t_i-t_j|,i,j＝1,2,…P,i≠j；设回波脉冲的脉宽为t_p，为了避免|Δt_max|t_p的情况，所以信号延迟最小单位量必须在|Δt_max|的基础上延长一个脉冲宽度，即：

各阵元接收回波以最小延迟单位量的整数倍分别延时，可以确保信号合成后，前一个脉冲的结束点和后一个脉冲的起始点之间至少有一个|Δt_max|的间距，不产生混叠。

4.根据权利要求1所述的阵列超声信号稀疏采样方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：

以高衰减特性去逼近采样核的理想频谱，实现采样核的频率筛选功能，从而筛选出信号重构所需的傅里叶系数，选用衰减特性较好的函数去逼近采样核传递函数，将阵列脉冲流合成信号送入采样核s(t)进行平滑处理，得到采样核输出信号