s01透射式超聲成像實驗

1、實驗十九 透射式超聲成像實驗本實驗利用超聲波在水中被物體阻擋后衰減的機理，通過超聲成像實驗儀發(fā)射和接收換能器信號，輸出的電壓信號送入計算機的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?！緦嶒災康摹?、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、以實際目標樣品為例，通過實際操作，達到一定的測量訓練?！緦嶒瀮x器】FB219型超聲成像實驗儀，圓形旋轉(zhuǎn)儲水槽，換能器兩個，A/D采集卡?！緦嶒炘怼坷脠D像重建技術，在計算機的輔助下得到一個二維的斷面參數(shù)分布圖像。超聲CT系統(tǒng)由兩個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旋轉(zhuǎn)架上，采集各個角度下邊緣位置，實驗過程中由計算機自動生成數(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。實驗裝置主要由以下部分組成: 圖 1（1）實驗水槽，如圖1： 圖中的托盤上放置被測物體。支架上設有傳動裝置，通過搖手柄的轉(zhuǎn)動可帶動滑桿移動，兩個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，送入計算機實時處理圖像。（2）超聲成像實驗儀 超聲成像實驗儀是整個CT實驗的基礎，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，使得

3、它可以把機械波與振蕩電路所產(chǎn)生的連續(xù)脈沖進行轉(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，晶體表面也就相應的產(chǎn)生機械振動，于是帶動空氣或水也隨之振動，形成了超聲波；在接收端，由壓電效應把機械振動波轉(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)用計算機中的A/D卡完成自動數(shù)據(jù)采集。 （4）分壓電路 在實驗中，我們需要換能器在電壓躍變時的位置信息，這就需要把位置信息轉(zhuǎn)換成可供計算機處理的電信號。我們采用一個專門的同步機構，使滑塊與分壓電路相連，滑塊移動時，相對應的分壓比也同步變化，從而獲得與位置相對應的電壓信號。

4、當滑桿行進過程中，發(fā)生躍變時，計算機采集此位置處對應的電壓信號，然后由定標程序?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行處理，將采集到信號進行放大整形處理，再送入計算機。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?！緦嶒瀮?nèi)容】1、位置定標。對換能器的行程位置進行標定，按軟件的提示，移動換能器。在不同的位置有相應的定標電壓輸出，在計算機上可觀察到“定標數(shù)據(jù)擬合圖”。2、掃描。轉(zhuǎn)動儲水槽，使物體轉(zhuǎn)動一個選定的角度，移動換能器，這時對物體進行超聲波掃描，一個來回之后，計算機獲得相應的掃描信息。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行處理，生成物體的斷面圖像，這一工作是在計算機軟件的幫助下完成的。【實驗步驟】1、實驗連線。按圖1所示進行接線，將超聲成像實驗儀的傳感器與兩換能器之間連通并連接標尺分壓端；A/D采集卡的一端接標定電壓，有紅色標記一端接信號放大輸出。2、將被測物體置于圓筒托盤上，并確保在整個實驗過程中不被移動。打開超聲層析成像實驗的計算機輔助軟件。4、單擊“開始實驗”按鈕5、單擊“定標”按鈕6、按軟件下行的提示將標尺移到指定位置處，單擊“確定”按鈕7、單擊“下一步”按鈕，并重復步驟68、單擊“確定”按鈕.；完成定標。把換能器移回0mm處。9、觀察“定標數(shù)據(jù)擬合圖”。若“定標數(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，使兩個換能器端面保持平行。然后調(diào)節(jié)實驗儀的輸出頻率為850千赫茲左右，再細調(diào)超聲成像實驗儀的“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 ，再細調(diào)頻率，使這個電壓值為最大。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)，進而確定低點和高點的閾值（或單擊“默認”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

7、，示值越小分辯率越高，但時間就越長，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；計算機自動按平均值存儲數(shù)據(jù)庫；14、重復步驟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】 自行設計表格記錄數(shù)據(jù)（可參考附錄表格）。附：數(shù)據(jù)記錄（數(shù)據(jù)記錄的是在各個角度下物體邊緣的位置信息）角度(度）躍變位置1躍變位置2躍變位置2躍變位置10.013.924.266.0115.436.013.9

8、74.376.2115.5012.014.244.446.2015.5118.014.234.496.3315.6324.014.204.536.4815.6930.014.294.576.5215.7736.014.464.686.4915.8242.014.344.726.5215.8648.014.584.806.6415.8854.014.464.846.5215.9860.014.624.846.7116.0066.014.694.926.7116.0472.014.504.966.9016.1278.014.625.006.9116.1684.014.625.006.8716.1390.014.585.006.8716.1796.014.695.006.7516.16102.014.585.006.9116.14108.014.695.006.8016.13114.014.464.976.8716.13120.014.464.926.9116.05126.014.464.846.9116.04132.014.464.806.7116.01138.014.464.806.6415.97144.014.354.726.6015.89150.014