s01透射式超声成像实验.doc

实验十九透射式超声成像实验本实验利用超声波在水中被物体阻挡后衰减的机理,通过超声成像实验仪发射和接收换能器信号,输出的电压信号送入计算机的A/D卡。A/D卡的另一通道采集换能器的跃变位置信息,并将数据提供给成像程序,把物体某一断层的截面图画出。【实验目的】1、了解透射式超声成像的原理。2、掌握透射式超声成像仪的测量方法。3、以实际目标样品为例,通过实际操作,达到一定的测量训练。【实验仪器】FB219型超声成像实验仪,圆形旋转储水槽,换能器两个,A/D采集卡。 【实验原理】利用图像重建技术,在计算机的辅助下得到一个二维的断面参数分布图像。超声CT系统由两个相对的超声换能器来完成超声波的发收工作。换能器被安装在一个旋转架上,采集各个角度下边缘位置,实验过程中由计算机自动生成数据文件,最后由成像程序调用此数据文件生成图像,就可以得到被探测对象各断面的图像。实验装置主要由以下部分组成:图1(1)实验水槽,如图1:图中的托盘上放置被测物体。支架上设有传动装置,通过摇手柄的转动可带动滑杆移动,两个换能器固定在滑杆上,并保持正面相对,由换能器接出的信号线与超声波测试仪的脉冲收发端相接,换能器的位置通过转换电路形成电压信号,送入计算机实时处理图像。(2)超声成像实验仪超声成像实验仪是整个CT实验的基础,它通过发射电路以及接收电路与换能器(即石英晶振片)相连。由于石英晶体表面的压电效应,使得它可以把机械波与振荡电路所产生的连续脉冲进行转换。在发射端,电路中的高频方波连续地通过晶体,由于逆压电效应,晶体表面也就相应的产生机械振动,于是带动空气或水也随之振动,形成了超声波;在接收端,由压电效应把机械振动波转换成电信号。由于换能器的优良性质,它所发出的超声波非常窄,使得其精度可达到毫米级。(3)数据采集系统数据采集系统用计算机中的A/D卡完成自动数据采集。(4)分压电路在实验中,我们需要换能器在电压跃变时的位置信息,这就需要把位置信息转换成可供计算机处理的电信号。我们采用一个专门的同步机构,使滑块与分压电路相连,滑块移动时,相对应的分压比也同步变化,从而获得与位置相对应的电压信号。当滑杆行进过程中,发生跃变时,计算机采集此位置处对应的电压信号,然后由定标程序将电压转换为位置。(5)放大电路由于换能器接收的信号较小,所以需要有接口电路进行处理,将采集到信号进行放大整形处理,再送入计算机。通过这种方法可以提高单位距离的分辨率,并提高电路的相对稳定性。【实验内容】1、位置定标。对换能器的行程位置进行标定,按软件的提示,移动换能器。在不同的位置有相应的定标电压输出,在计算机上可观察到“定标数据拟合图”。2、扫描。转动储水槽,使物体转动一个选定的角度,移动换能器,这时对物体进行超声波扫描,一个来回之后,计算机获得相应的扫描信息。通过多组扫描获得选定物体的扫描数据文件并存储。3、成像。由软件对获得的扫描信息进行处理,生成物体的断面图像,这一工作是在计算机软件的帮助下完成的。【实验步骤】1、实验连线。按图1所示进行接线,将超声成像实验仪的传感器与两换能器之间连通并连接标尺分压端;A/D采集卡的一端接标定电压,有红色标记一端接信号放大输出。2、将被测物体置于圆筒托盘上,并确保在整个实验过程中不被移动。打开超声层析成像实验的计算机辅助软件。4、单击“开始实验”按钮5、单击“定标”按钮6、按软