摘要：基于非线性模型的超声回波仿真与特征参数估计研究

纲要  运用超声脉冲回波举行无害探测，是无害检验和测定和底栖生物医术工程接洽中的一个要害本领。该本领经过换能器放射声脉冲映照目的，后接受曲射回波实行对目的的探测。重要手段是，决定曲射目的的物理个性如好多形势、尺寸以及传输路途上的百般消息。若想从回波中获得理念的、有适用价格的消息，固然离不开对目的回波的精确领会和看法。普遍的超声回波旗号处置本领都波及噪声的控制、回波特性的索取、及旗号的优化这三个题目，但常常一种本领只能处置个中的一个题目。之前，对超声模子的接洽重要会合在线性模子，行将放射旗号动作输出鼓励源，回波旗号动作体例的输入，所有体例的输入相应看成是换能器脉冲相应、路途传输相应和目的相应几者的卷积。因为超声回波具备鲜明的非线性，运用线性模子的本领举行模仿必定生存控制性，缺点也较大。正文将超声回波模仿为一被噪声传染的高斯旗号，它是回波的重心频次、带宽、达到功夫、相位和幅度等的非线性因变量。接洽表白，运用该模子经过数值迭代可使回波参数估量赢得较高精度，也可同声处置超声回波中的噪声控制、回波特性参量索取及旗号优化这三个题目。 正文举行了以次几项接洽处事：1．创造了超声回波非线性模子——高斯回波模子。换能器的频次相应在回波相应中占重要成分，而其频次相应弧线呈高斯散布，故文顶用被噪声传染的高斯旗号来模仿超声回波。运用一个高斯旗号模仿单重回波，多个高斯旗号叠加模仿多重回波。2．试验考证了该非线性模子模仿超声回波的可行性。沿用脉冲曲射法获得铜块对超声的回波旗号。运用该非线性模子模仿搜集到的超声回波，赢得了较好的功效，证明该非线性模子的本领是可行的。3．运用高斯－牛顿算法和模仿退火算法辨别计划了单重回波的特性参数向量，并运用该非线性模子模仿了单重超声回波。将高斯回波模子模仿单重超声回波的题目变化为最小二乘题目，辨别运用高斯－牛顿算法及模仿退火算法计划其特性参数向量，模仿单重超声回波。截止表白，高斯－牛顿算法能以较少的迭代度数计划出精度较高的超声回波特性参数向量，但该算法对初值的树立较敏锐。模仿退火算法对初值的树立不敏锐，能计划获得较为透彻的特性参数向量，但该算法所费机时较多。模仿出的单重超声回波均与无噪声时的原波形莫大逼近。4．运用EM算法计划了多重回波的特性参数向量，并运用高斯回波模子模仿了多重超声回波。以双重回波为例接洽了高斯回波模子模仿多重回波的题目。正文将双重回波分为辨别的双重回波和叠加的双重回波，辨别运用EM算法计划了回波的特性参数向量。截止表白，EM算法能较为精确地计划出特性参数向量，该非线性模子能较透彻地模仿出双重超声回波旗号。对辨别的双重回波，EM算法能以较少的度数迭代出参数向量，而对叠加的双重回波则迭代度数较多。    接洽得出该非线性模子模仿超声回波是可行的。运用最优化算法计划参数向量，对回波特性参数举行计划可到达较高精度。