一种超声多普勒回波信号仿真方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109188378A(43)申请公布日2019.01.11(21)申请号201811004651.2(22)申请日2018.08.30(71)申请人合肥工业大学地址230009安徽省合肥市包河区屯溪路193号(72)发明人彭虎张旭斌韩志会郑驰超韦永梅(74)专利代理机构安徽省合肥新安专利代理有限责任公司34101代理人孙琴何梅生(51)Int.Cl.G01S7/40(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种超声多普勒回波信号仿真方法(57)摘要本发明公开了一种超声多普勒回波信号仿真方法，该仿真方法按如下步骤依次进行：步骤一、在程序上设置超声探头所发射的超声波为f(t)＝cos(2×π×f0×t)，将K个周期内所采f(t)的值存入矩阵x中；步骤二、被测物体相对于超声探头以径向速度v移动，根据公式(3)计算得出T2的值；步骤三、设在矩阵x中第i个周期内所需要抽取的点数为Ni，通过公式(4)计算获得Nsi，并对Nsi四舍五入得到正整数Ni；步骤四、在矩阵x中，针对第i个周期，在当前周期的采样点中平均抽取Ni个点，依次放入矩阵y中；步骤五、在一个新的坐标系里，将得到的矩阵y中的的P个f(t)值作为纵坐标，以P个tx作为横坐标，得到P个坐标点,作为超声多普勒回波信号。本发明的优点：计算效率高、更直观。CN109188378ACN109188378A权利要求书1/1页1.一种超声多普勒回波信号仿真方法，所述仿真方法按如下步骤依次进行：步骤一、在程序上设置超声探头所发射的超声波为f(t)＝cos(2×π×f0×t)、超声波的中心频率为f0、信号采样频率为fs、采样时长为K个超声波的周期时长，其中，f(t)为超声波的振幅，则每个周期采样点数量为fs/f0，将K个周期内所采f(t)的值存入矩阵x中；步骤二、被测物体相对于超声探头以径向速度v移动，且在每个发射超声波周期内，径向速度v是恒定的，设被测物体接收相邻两个超声波阵面的时间为T1，设被测物体反射相邻两个超声波阵面时间为T2，则有：(c-v)×T1＝λ＝c×T(1)(c+v)×T1＝λ2＝c×T2(2)其中，c为测试环境下的声速，T为发射超声波的周期时长，T＝1/f0，λ为发射超声波的波长，λ2为反射超声波的波长，则由公式(1)和公式(2)得出：根据公式(3)计算得出T2的值；步骤三、设在矩阵x中第i个周期内所需要抽取的点数为Ni，通过如下公式(4)计算获得Nsi，其中，i为正整数，且i＝(1,2，...K)，m为预设值且0<m<1；若Nsi不是正整数，则对Nsi四舍五入得到正整数Ni；步骤四、在矩阵x中，针对第i个周期，在当前周期的采样点中平均抽取Ni个点，依次放入矩阵y中，共获得P个点，其中，P＝N1+N2+...+NK；P为正整数；步骤五、在一个新的坐标系里，将得到的矩阵y中的的P个f(t)值作为纵坐标，以P个tx作为横坐标，得到P个坐标点,作为超声多普勒回波信号，其中tx的时间坐标刻度是1/fs/m，2/fs/m,3/fs/m，...，P/fs/m。2CN109188378A说明书1/3页一种超声多普勒回波信号仿真方法技术领域[0001]本发明涉及计算机信号仿真领域，尤其涉及的是一种超声多普勒回波信号仿真方法。背景技术[0002]自20世纪以来，多普勒技术在通信、医学等领域被越来越广泛的应用，超声多普勒信号分析方法的验证需要用到仿真的超声多普勒回波信号，现有仿真方法计算复杂，不能直观地真实的反应被测物体的运动状态。发明内容[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，基于波阵面传播的物理概念，提供了一种计算效率高、更直观的超声多普勒回波信号仿真方法。[0004]本发明是通过以下技术方案实现的：[0005]一种超声多普勒回波信号仿真方法，所述仿真方法按如下步骤依次进行：[0006]步骤一、在程序上设置超声探头所发射的超声波为f(t)＝cos(2×π×f0×t)、超声波的中心频率为f0、信号采样频率为fs、采样时长为K个超声波的周期时长，其中，f(t)为超声波的振幅，则每个周期采样点数量为fs/f0，将K个周期内所采f(t)的值存入矩阵x中；[0007]步骤二、被测物体相对于超声探头以径向速度v移动，且在每个发射超声波周期内，径向速度v是恒定的，设被测物体接收相邻两个超声波阵面的时间为T1，设被测物体反射相邻两个超声波阵面时间为T2，则有：[0008](c-v)×T1＝λ＝c×T(1)[0009](c+v)×T1＝λ2＝c×T2(2)[0010]其中，c为测试环境下的声速，T为发射超声波的周期时长，T＝1/f0，λ为发射超声波的波长，λ2为反射超声波的波长，[0011]则由公式(1