s01透射式超聲成像實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)十九 透射式超聲成像實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)利用超聲波在水中被物體阻擋后衰減的機(jī)理，通過超聲成像實(shí)驗(yàn)儀發(fā)射和接收換能器信號，輸出的電壓信號送入計(jì)算機(jī)的A/D卡。A/D卡的另一通道采集換能器的躍變位置信息，并將數(shù)據(jù)提供給成像程序，把物體某一斷層的截面圖畫出?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、了解透射式超聲成像的原理。2、掌握透射式超聲成像儀的測量方法。3、以實(shí)際目標(biāo)樣品為例，通過實(shí)際操作，達(dá)到一定的測量訓(xùn)練?！緦?shí)驗(yàn)儀器】FB219型超聲成像實(shí)驗(yàn)儀，圓形旋轉(zhuǎn)儲水槽，換能器兩個(gè)，A/D采集卡?！緦?shí)驗(yàn)原理】利用圖像重建技術(shù)，在計(jì)算機(jī)的輔助下得到一個(gè)二維的斷面參數(shù)分布圖像。超聲CT系統(tǒng)由兩個(gè)相對的超聲換能器來完成超聲波的發(fā)收工作。

2、換能器被安裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)架上，采集各個(gè)角度下邊緣位置，實(shí)驗(yàn)過程中由計(jì)算機(jī)自動生成數(shù)據(jù)文件，最后由成像程序調(diào)用此數(shù)據(jù)文件生成圖像，就可以得到被探測對象各斷面的圖像。實(shí)驗(yàn)裝置主要由以下部分組成: 圖 1（1）實(shí)驗(yàn)水槽，如圖1： 圖中的托盤上放置被測物體。支架上設(shè)有傳動裝置，通過搖手柄的轉(zhuǎn)動可帶動滑桿移動，兩個(gè)換能器固定在滑桿上，并保持正面相對，由換能器接出的信號線與超聲波測試儀的脈沖收發(fā)端相接，換能器的位置通過轉(zhuǎn)換電路形成電壓信號，送入計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理圖像。（2）超聲成像實(shí)驗(yàn)儀 超聲成像實(shí)驗(yàn)儀是整個(gè)CT實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，它通過發(fā)射電路以及接收電路與換能器（即石英晶振片）相連。由于石英晶體表面的壓電效應(yīng)，使得

3、它可以把機(jī)械波與振蕩電路所產(chǎn)生的連續(xù)脈沖進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在發(fā)射端，電路中的高頻方波連續(xù)地通過晶體，由于逆壓電效應(yīng)，晶體表面也就相應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)械振動，于是帶動空氣或水也隨之振動，形成了超聲波；在接收端，由壓電效應(yīng)把機(jī)械振動波轉(zhuǎn)換成電信號。由于換能器的優(yōu)良性質(zhì)，它所發(fā)出的超聲波非常窄，使得其精度可達(dá)到毫米級。（3）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)中的A/D卡完成自動數(shù)據(jù)采集。 （4）分壓電路 在實(shí)驗(yàn)中，我們需要換能器在電壓躍變時(shí)的位置信息，這就需要把位置信息轉(zhuǎn)換成可供計(jì)算機(jī)處理的電信號。我們采用一個(gè)專門的同步機(jī)構(gòu)，使滑塊與分壓電路相連，滑塊移動時(shí)，相對應(yīng)的分壓比也同步變化，從而獲得與位置相對應(yīng)的電壓信號。

4、當(dāng)滑桿行進(jìn)過程中，發(fā)生躍變時(shí)，計(jì)算機(jī)采集此位置處對應(yīng)的電壓信號，然后由定標(biāo)程序?qū)㈦妷恨D(zhuǎn)換為位置。 （5）放大電路由于換能器接收的信號較小，所以需要有接口電路進(jìn)行處理，將采集到信號進(jìn)行放大整形處理，再送入計(jì)算機(jī)。通過這種方法可以提高單位距離的分辨率，并提高電路的相對穩(wěn)定性?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、位置定標(biāo)。對換能器的行程位置進(jìn)行標(biāo)定，按軟件的提示，移動換能器。在不同的位置有相應(yīng)的定標(biāo)電壓輸出，在計(jì)算機(jī)上可觀察到“定標(biāo)數(shù)據(jù)擬合圖”。2、掃描。轉(zhuǎn)動儲水槽，使物體轉(zhuǎn)動一個(gè)選定的角度，移動換能器，這時(shí)對物體進(jìn)行超聲波掃描，一個(gè)來回之后，計(jì)算機(jī)獲得相應(yīng)的掃描信息。通過多組掃描獲得選定物體的掃描數(shù)據(jù)文件并存儲。3、

5、成像。由軟件對獲得的掃描信息進(jìn)行處理，生成物體的斷面圖像，這一工作是在計(jì)算機(jī)軟件的幫助下完成的?！緦?shí)驗(yàn)步驟】1、實(shí)驗(yàn)連線。按圖1所示進(jìn)行接線，將超聲成像實(shí)驗(yàn)儀的傳感器與兩換能器之間連通并連接標(biāo)尺分壓端；A/D采集卡的一端接標(biāo)定電壓，有紅色標(biāo)記一端接信號放大輸出。2、將被測物體置于圓筒托盤上，并確保在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中不被移動。打開超聲層析成像實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)輔助軟件。4、單擊“開始實(shí)驗(yàn)”按鈕5、單擊“定標(biāo)”按鈕6、按軟件下行的提示將標(biāo)尺移到指定位置處，單擊“確定”按鈕7、單擊“下一步”按鈕，并重復(fù)步驟68、單擊“確定”按鈕.；完成定標(biāo)。把換能器移回0mm處。9、觀察“定標(biāo)數(shù)據(jù)擬合圖”。若“定標(biāo)數(shù)據(jù)擬合

6、圖”的線性特征明確，則單擊“掃描”按鈕；否則重復(fù)步驟410、在彈出的“接收換能器最大值調(diào)節(jié)”對話框中，單擊“開始讀數(shù)”。調(diào)節(jié)換能器的方向，使兩個(gè)換能器端面保持平行。然后調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)儀的輸出頻率為850千赫茲左右，再細(xì)調(diào)超聲成像實(shí)驗(yàn)儀的“輸出幅度”旋鈕，使軟件讀數(shù)窗口顯示的電壓值在6.08.0V范圍 ，再細(xì)調(diào)頻率，使這個(gè)電壓值為最大。注意：該電壓值不可高于8.0V，如高于8V，則調(diào)節(jié)“輸出幅度”旋鈕，使該電壓減小，并保持在6.08.0V范圍。11、停止讀數(shù)，進(jìn)而確定低點(diǎn)和高點(diǎn)的閾值（或單擊“默認(rèn)”按鈕）12、單擊“模式”按鈕，在彈出的“模式選擇”對話框中輸入轉(zhuǎn)盤每次轉(zhuǎn)動的角度（必須能夠被180度整除，示值越小分辯率越高，但時(shí)間就越長，反之就越短），單擊“確定”按鈕。13、單擊“開始掃描”按鈕，按提示轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤至指定角度，在單擊“確定”按鈕后勻速轉(zhuǎn)動滑桿一個(gè)來回 ，若采樣成功則會顯示“本步驟完成”，并顯示4次采集數(shù)據(jù)；單擊“確定”按鈕；計(jì)算機(jī)自動按平均值存儲數(shù)據(jù)庫；14、重復(fù)步驟13 15、單擊“確定”按鈕，單擊“成像”按鈕 16、利用右上角的“保存圖像”按鈕保存截面圖或打印?！緮?shù)據(jù)記錄】