实验16 dh6001超声定位综合实验仪

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1、实验16超声定位和形貌成像实验一、概述1、超声定位的基本原理超声定位的基本原理是由超声波发生器向目标物体发射脉冲波，然后接收回波信号；当超声波发生器正对着目标物体时，接收到的回波信号强度将最大，这时得到发射波与接收波之间的时间差Δt，再根据脉冲波在介质中的传播速度v而得到目标物体离脉冲波发射点的距离。这样就可以得出目标物体离脉冲波发射点的方位和距离，即下图1中的θ和S，S=v×Δt。图1、超声定位的基本原理2、水中声速的测量用脉冲回波法测量水中声速的原理：改变目标物体离脉冲声源的距离得到不同的接收回波时间差，用时差法来测量水中声速。假设目

2、标物体到声源的垂直距离为S1时，脉冲发射波到接收波的时间为t1；改变目标物体到声源的垂直距离为S2，此时脉冲发射波到接收波的时间为t2；这样，水中的声源传播速度为：m/s，具体见图2（说明：S为声源离目标物体的垂直距离，t为声源发射到接收到回波信号之间的时间）图2、时差法测量水中声速243、超声成像的基本原理超声成像(ultrasonicimaging)是使用超声波的声成像。它包括脉冲回波型声成像(pulseechoacousticalimaging)和透射型声成像(transmissionacousticalimaging)。前者是发射

3、脉冲声波，接收其回波而获得物体图像的一种声成像方法；后者是利用透射声波获得物体图像的声成像方法。目前，在临床应用的超声诊断仪都是采用脉冲回波型声成像。而透射型声成像的一些成像方法仍处于研究之中，如某些类型的超声CT成像(computedtomographybyultrasound)。目前研究较多的有声速CT成像(computedtomographyofacousticVelocity)和声衰减CI成像(computedtomographyofacousticattenuation)。本实验以脉冲回波型超声成像(也称反射式超声成像)为研究对

4、象，来研究介绍和研究超声成像。也就是利用超声波照射物体，通过接收和处理载有物体组织或结构性质特征信息的回波，获得物体组织性质与结构的可见图像的方法和技术。它与其他成像技术相比，有自己独特的优点，例如装置较为简明、直观，容易理解成像的原理；没有放射性，实验者可以自己进行不同物体的形貌成像实验。4、超声成像的一般规律   所有脉冲回波型声成像凭借回声来反映物体组织的信息，而回声则来自组织界面的反射和散射体的后散射。回声的强度取决于界面的反射系数、粒子的后散射强度和组织的衰减。   物体组成界面的组织之间声阻抗差异越大，则反射的回声越强。反射声

5、强还和声束的入射角度有关，入射角越小，反射声强越大，声束垂直于入射界面时，即入射角为零时，反射声强最大，而入射角为90度时，反射声强为零。    物体组织对声能的衰减取决于该组织对声强的衰减系数和声束的传播距离(即检测深度)。物体衰减特征主要表现在后方的回声。  多重反射超声遇强反射界面，在界面后出现一系列的间隔均匀的依次减弱的影像，称为多次反射，这是声束在探头与界面之间往返多次而形成。二、实验目的1、了解脉冲回波型声成像的原理。2、掌握脉冲回波型声成像实验仪的使用方法。3、观察脉冲回波波形。4、利用脉冲回波测量水中声速。5、应用脉冲回波

6、法对目标物体进行定位。246、应用脉冲回波法来研究物体的运动状态。7、利用脉冲回波型声成像实验仪对给定目标物体进行扫描成像实验。三、实验仪器DH6001超声定位综合实验仪由以下部分组成：DH6001超声定位综合实验仪、超声换能器、DH6001-MC直流电机控制器、水槽与测试架、VC++电脑数据处理软件、数据线以及电脑（自备）。图3DH6001超声定位综合实验仪1、DH6001超声定位综合实验仪技术参数以及使用说明◆实验仪采用DSP处理器，采样频率12.5M。◆超声波传感器工作频率：2.5MHz，收发一体式。◆超声波传感器与定位/成像物体的

7、距离：7cm—80cm。◆定位指标：水平距离精度：≤2.5cm；方位精度：≤2.5º。◆仪器提供RS232接口，与电脑相连。◆可以完成的实验内容：回波波形观察；物体运动速度的测量；目标物体定位；扫描成像实验：包括物体表面形貌成像以及断面像（剖面像）。图4DH6001-MC直流电机控制器242、DH6001-MC直流电机控制器技术参数以及使用说明◆采用直流减速电机控制成像扫描速度以及提供目标物体的运动速度。◆仪器提供四组速度，复位运行时，速度最大；在电机停止时，按“停止+正向”键或者按“停止+反向”键来改变电机的运行速度。◆提供限位保护接口

8、和电机控制接口，与测试架相连。◆注意：仪器启动时，确保测试架上的滑块在导轨的中间位置，即处在两个限位行程开关之间，以提供一个初始位置。建议每次实验完毕后，启动电机，把滑块停在导轨中间处，方便下