[发明专利]一种阵列超声信号稀疏采样方法

说明书

本发明提供了一种阵列超声信号稀疏采样方法，该方法包括：S1、提取原始阵列超声信号的脉冲流,形成阵列脉冲流信号P为阵元个数；S2、对进行延迟合成，得到阵列脉冲流合成信号S3、把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S5、从中进行参数估计，得到的幅值和时延参数S6、根据延迟合成规则，从中逆推得到阵列脉冲流信号的幅值和时延参数，并重构信号本发明针对阵列超声信号稀疏采样，可使阵列回波信号共用一路稀疏采样系统，减少了采集数据量，可解决常规多路信号各自稀疏采样造成的系统复杂性问题。

技术领域

本发明属于超声信号稀疏采样技术领域，尤其涉及一种阵列超声信号稀疏采样方法。

背景技术

超声阵列检测是一种重要的无损检测手段，与其他无损检测方法相比，具有检测深度大，范围广，指向性好，缺陷定位准确等优点。其中超声阵列检测具有检测效率高，检测分辨力和灵敏度高，能够获取更丰富的检测信息等特点，在无损检测领域得到了广泛应用。但超声阵列检测带来了比常规单传感器成倍增加的数据量，对硬件采样系统提出了更高的要求。

稀疏采样的提出，对解决采集数据量问题带来了新的解决思路。Vertteli在2002年提出了有限新息率(Finite Rate of Innovation,FRI)采样理论，同时也给出了单通道FRI采样的基本框架，通过设计的sinc采样核对信号进行平滑处理，经低速等间隔采样后得到离散采样数据，通过离散傅里叶变换(DFT)可从采样数据中获取原信号的傅里叶系数，最终利用谱估计算法估计出包含在傅里叶系数中的特征参数。

FRI理论提出后的十多年里，在信号处理及通信等相关领域内得到了持续发展，国内外学者基于FRI理论提出了一系列单路信号FRI采样技术，丰富了FRI理论的应用研究。在超声检测领域，学者们对超声信号FRI采样的硬件实现方法进行了研究，以模拟低通滤波器逼近的方式设计了采样核电路，制作了单路超声信号FRI采样前端电路模块，并在实际检测中验证其性能，首次从硬件角度实现了单路超声信号的FRI采样(江洲.基于FRI的超声信号稀疏采样硬件实现方法研究[D].2017.)。

现有的FRI技术从采样结构的角度可以分为单通道FRI采样技术和多通道FRI采样技术。单通道稀疏采样技术中所有稀疏数据均由单路信号采集通道获取，通过参数估计方法可从单路稀疏数据中恢复出能完整表征原信号的特征参数，从而实现信号重构；现有的多通道FRI采样(Multichannel sampling at rate of innovation)技术虽然在结构上拥有多个采集通道，但实际上并不是针对多路信号的一种结构，而是针对单路信号采用的多通道数据采集方法，对同一路信号进行同步多通道采样，采样后，用所有通道的采集数据估计出单路信号的参数，不同于本发明中研究的阵列信号，阵列信号属于多路信号。

发明内容

本发明针对多通道超声信号稀疏采样尚无有效解决方法的问题，提出一种FRI的阵列超声信号稀疏采样方法。该方法基于正序脉冲合成规则，将多路模拟信号延时合成为一路脉冲流信号，共享一路稀疏信号采样系统，并根据合成规则从稀疏采样后的单路信号数据中分离重构出实际阵列脉冲信号。该方法具有采样数据少，采样速率低，系统利用率高且易于实现等特点。实现本发明的技术方案如下：

S1、提取原始阵列超声信号的脉冲流,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

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

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和时延参数