CN109974844B - 测量声学换能器的特征环路灵敏度的方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量声学换能器的特征环路灵敏度的方法，用一脉冲信号当宽带参考信号Vr(t)，并且在脉冲回波测量中获得对应的宽带回波信号Ve(t)。声学换能器的特征环路灵敏度(SLC)被定义为Ve(t)之能量密度相对于Vr(t)之能量密度的比值，再以分贝为单位表示，其中，信号的能量密度定义为该信号的能量相对于该信号的带宽之比值。本发明还公开了一种测量声学换能器的特征环路灵敏度的系统。

Description

测量声学换能器的特征环路灵敏度的方法与系统
技术领域
本发明涉及一种测量声学换能器之特征环路灵敏度的方法与系统。
背景技术
声学换能器是声学成像系统中的关键部件。基于声学成像具非侵入性、非游离性、实时成像和成本效益等优势，因此声学成像技术经常用于非破坏检测、临床诊断和水下应用。例如，用于评估软组织结构和血流量的用于临床诊断的声学成像，是目前继常规X光摄影后使用最多的临床成像模式。
图1A与1B显示一声学探头的典型构造。声学探头113内有由多个声学换能器117所构成的换能器阵列117A。构成换能器阵列117A的声学换能器117其数量大于或等于一。
在现有技术中，使用灵敏度来评估声学换能器117的特性。图2A-2B所示为先前测量声学探头中的声学换能器灵敏度的方法。图2A为先前测得参考信号的安排方式。正弦猝发产生器(sine burst generator)200输出特定频率的正弦猝发信号(sine burstsignal)，在外部50欧姆负载所得为参考信号Vr(t)204。图2B为先前测量声学探头113的安排方式。正弦猝发产生器200电性耦合到声学探头113，且该声学探头113浸在装设声学反射镜212的水浴槽208。声学探头113被正弦猝发产生器200驱动而发射出特定频率的正弦猝发声波214。此声学探头113接收反射自声学反射镜212的正弦猝发声波218而输出回波信号Ve(t)224。
图3A为现有技术测量声学探头的参考信号波形。参考信号Vr(t)204是至少15个周期的特定频率正弦猝发信号，其电压峰对峰值为Vppr。图3B为使用现有技术测量声学探头方式所得的回波信号波形。回波信号Ve(t)224是一特定频率的正弦猝发信号，其电压峰对峰值为Vppe。该声学换能器的环路灵敏度(loop sensitivity)根据回波信号电压峰对峰值(Vppe)与参考信号的电压峰对峰值(Vppr)计算求得。
现有技术的缺点是每次仅能在一个特定频率测量声学换能器117的环路灵敏度。在声学探头初问世时，声学换能器仅对窄频带信号有所反应，然而随声学科技的进步，宽带的声学换能器发展迅速，因此需要一个得以测量声学换能器宽带特性的方法和系统，这个宽带特性包括特征环路灵敏度(SLC)。
发明内容
针对现有技术的上述不足，根据本发明的实施例，希望提供一种用于测量声学探头中之声学换能器的特征环路灵敏度(SLC)的方法，并提出用于测量声学探头中之声学换能器的特征环路灵敏度(SLC)的系统。
根据实施例，本发明使用一个具备50欧姆输出阻抗，可产生单极性脉冲或双极性脉冲的脉冲产生器，电性耦合到外部50欧姆负载。在50欧姆负载上所得为一宽带参考信号Vr(t)，进一步将此宽带参考信号Vr(t)以傅立叶变换求得函数
Figure BDA0001628688400000021
此宽带参考信号Vr(t)的能量(Er)由宽带参考信号的功率对时间积分获得，亦可由宽带参考信号的能量频谱密度对频率积分而获得。
在本发明的第一实施例和第二实施例中，所采用的分别是一个单极性负向脉冲，以及一个单极性正向脉冲；在第三实施例和第四实施例中，所采用的分别是一个先产生负向脉冲再产生正向脉冲的双极性脉冲，以及一个先产生正向脉冲再产生负向脉冲的双极性脉冲。
进一步从宽带参考信号的函数
Figure BDA0001628688400000022
得到一能量频谱，并由此能量频谱得到此宽带参考信号的带宽(BWr)。
宽带参考信号的能量密度(Dr)定义为该宽带参考信号的能量(Er)，相对于该宽带参考信号的带宽(BWr)的比值。
将此具备50欧姆输出阻抗的脉冲产生器电性耦合到声学探头，以测量声学换能器的宽带特性。声学探头浸在装设声学反射镜的水浴槽，并将声学探头对准声学反射镜，使声波垂直射向并且从声学反射镜反射回来。声学探头中的声学换能器受此脉冲产生器驱动而朝向声学反射镜发射宽带声波。发射的宽带声波传递到在水浴槽中的声学反射镜后，再反射回到该声学换能器。声学换能器接收到此反射宽带声波后，产生一宽带回波信号Ve(t)，再将此宽带回波信号Ve(t)以傅立叶变换求得函数
Figure BDA0001628688400000031
此宽带回波信号Ve(t)的能量(Ee)由宽带回波信号的功率对时间积分获得，亦可由宽带回波信号的能量频谱密度对频率积分而获得。
进一步从宽带回波信号的函数
Figure BDA0001628688400000032
得到一能量频谱，并由此能量频谱得到此宽带回波信号的带宽(BWe)。
宽带回波信号的能量密度(De)定义为该宽带回波信号的能量(Ee)，相对于该宽带回波信号的带宽(BWe)的比值。
本发明定义声学换能器的特征环路灵敏度(SLC)为其宽带回波信号的能量密度(De)相对于宽带参考信号的能量密度(Dr)的比值，再以分贝为单位表示。
所述特征环路灵敏度(SLC)的测量步骤，系对于声学换能器阵列中的每一个声学换能器依序或是随机执行。
本发明测量声学换能器之特征环路灵敏度(SLC)的方法，与测量声学换能器阵列中的每一个声学换能器之特征环路灵敏度(SLC)的方法，皆嵌入于本发明系统之韧体或是程序内存中。
根据实施例，本发明提供的一种测量声学换能器之特征环路灵敏度的系统，包括脉冲产生器、信号处理单元、换能器选择器和控制单元。控制单元更包括韧体、程序内存和储存器。
附图说明
图1A与图1B为声学探头的典型构造示意图；
图2A为现有技术测量参考信号的安排方式；
图2B为现有技术测量声学探头的安排方式；
图3A为现有技术测量声学探头的参考信号波形；
图3B为使用现有技术测量声学探头所得的回波信号波形；
图4A与图4B为本发明第一实施例之宽带参考信号，所采用者为一个单极性负向脉冲波形及其能量频谱；
图5A与图5B为本发明第二实施例之宽带参考信号，所采用者为一个单极性正向脉冲波形及其能量频谱；
图6A为本发明第一个与第二实施例中，以单极性脉冲为宽带参考信号之典型能量频谱；
图6B为本发明第一个与第二实施例中，声学换能器的典型频率响应；
图7A与图7B为本发明第三实施例之宽带参考信号，所采用者为一个先产生负向脉冲再产生正向脉冲的双极性脉冲波形及其能量频谱；
图8A与图8B为本发明第四实施例之宽带参考信号，所采用者为一个先产生正向脉冲再产生负向脉冲的双极性脉冲波形及其能量频谱；
图9A为本发明第三个与第四实施例中，以双极性脉冲为宽带参考信号之典型能量频谱；
图9B为本发明第三个与第四实施例中，声学换能器的典型频率响应；
图10A为本发明测量宽带参考信号的安排方式；
图10B为本发明测量测量声学探头的安排方式；
图11A为本发明第一实施例所采用，以一个单极性负向脉冲作为宽带参考信号，其信号波形及其傅立叶变换函数；
图11B为本发明第一实施例采用单极性负向脉冲，所得到宽带回波信号的波形及其傅立叶变换函数；
图12A为本发明第二实施例所采用，以一个单极性正向脉冲作为宽带参考信号，其信号波形及其傅立叶变换函数；
图12B为本发明第二实施例采用单极性正向脉冲，所得到宽带回波信号的波形及傅立叶变换函数；
图13A为本发明第三实施例所采用，以第一种双极性脉冲作为宽带参考信号，其信号波形及傅立叶变换函数；
图13B为本发明第三实施例采用第一种双极性脉冲，所得到宽带回波信号的波形及傅立叶变换函数；
图14A为本发明第四实施例所采用，以第二种双极性脉冲作为宽带参考信号，其信号波形及傅立叶变换函数；
图14B为本发明第四实施例采用第二种双极性脉冲，所得到宽带回波信号的波形及傅立叶变换函数；
图15A为本发明第一实施例与第二实施例中，以单极性脉冲为宽带参考信号之典型能量频谱；
图15B为本发明第一实施例与第二实施例中，以单极性脉冲为宽带参考信号，所得之宽带回波信号的典型能量频谱；
图16A为本发明第三实施例与第四实施例中，以双极性脉冲为宽带参考信号之典型能量频谱；
图16B为本发明第三实施例与第四实施例中，以双极性脉冲为宽带参考信号，所得之宽带回波信号的典型能量频谱；
图17为本发明测量声学换能器之特征环路灵敏度的流程图；
图18为本发明测量声学换能器之特征环路灵敏度的系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修改同样落入本发明权利要求所限定的范围。
本发明以下实施例揭示一种用于测量声学换能器之特征环路灵敏度(SLC)的方法与系统。“环路”是指由一声学换能器发射声波，并且以同一个声学换能器接收对应的反射回波之脉冲回波模式(pulse-echo mode)。
本发明以下实施例介绍声学探头中的声学换能器之特征环路灵敏度的测量方法。
为测量声学换能器的宽带特性，本发明采用一个脉冲信号为宽带参考信号。本发明以下四个实施例所采用的脉冲信号分别为：单极性负向脉冲400、单极性正向脉冲500、先产生负向脉冲再产生正向脉冲的双极性脉冲700、以及先产生正向脉冲再产生负向脉冲的双极性脉冲800。
图4A与图4B为本发明第一实施例之宽带参考信号Vr(t)，所采用者为一个单极性负向脉冲波形400及其能量频谱404。宽带参考信号Vr(t)的能量频谱为
Figure BDA0001628688400000061
其中
Figure BDA0001628688400000062
是单极性负向脉冲Vr(t)的傅立叶变换函数。
图5A与图5B为本发明第二实施例之宽带参考信号Vr(t)，所采用者为一个单极性正向脉冲波形500及其能量频谱504。宽带参考信号Vr(t)的能量频谱为
Figure BDA0001628688400000063
其中
Figure BDA0001628688400000064
是单极性正向脉冲Vr(t)的傅立叶变换函数。
图6A为本发明第一实施例与第二实施例中，以单极性脉冲为宽带参考信号的典型能量频谱。宽带参考信号的能量频谱404,504之最大能量密度位于0Hz(f0)处。该能量频谱的上限频率(f4)为宽带参考信号的能量频谱404,504之能量密度相对于最大值，降低至一特定值(例如-6dB)时的频率。
图6B为本发明第一实施例与第二实施例中，声学换能器典型的频率响应600。频率响应最大值通常发生在声学换能器的中心频率或共振频率。频率响应之上限频率(f3)和下限频率(f2)分别为频率响应相对于最大值，降低至一特定值(例如-6dB)时之频率，而频率响应最大值之频率位于(f2)与(f3)之间。
为了确保测量时有良好的讯噪比(signal-to-noise ratio)，第一个与第二实施例之宽带参考信号的能量频谱404,504的上限频率(f4)需高于声学换能器的典型频率响应600的上限频率(f3)，亦即f4>f3。
图7A与图7B为本发明第三实施例之宽带参考信号Vr(t)，所采用者为一个先产生负向脉冲再产生正向脉冲的双极性脉冲波形700及其能量频谱704。宽带参考信号Vr(t)的能量频谱为
Figure BDA0001628688400000071
其中
Figure BDA0001628688400000072
是先产生负向脉冲再产生正向脉冲的双极性脉冲Vr(t)的傅立叶变换函数。
图8A与图8B为本发明第四实施例之宽带参考信号Vr(t)，所采用者为一个先产生正向脉冲再产生负向脉冲的双极性脉冲波形800及其能量频谱804。宽带参考信号Vr(t)的能量频谱为
Figure BDA0001628688400000073
其中
Figure BDA0001628688400000074
是先产生正向脉冲再产生负向脉冲的双极性脉冲Vr(t)的傅立叶变换函数。
图9A为本发明第三实施例与第四实施例中，以双极性脉冲为宽带参考信号的典型能量频谱。该能量频谱的下限频率(f1)与上限频率(f4)为宽带参考信号的能量频谱704,804之能量密度相对于最大值，降低至一特定值(例如-6dB)时的频率，而宽带参考信号的能量频谱704,804之最大能量密度位于(f1)与(f4)之间。
图9B为本发明第三实施例与第四实施例中，声学换能器典型的频率响应900。频率响应最大值通常发生在声学换能器的中心频率或共振频率。频率响应之上限频率(f3)和下限频率(f2)分别为频率响应相对于最大值，降低至一特定值(例如-6dB)时之频率，而对应频率响应最大值之频率位于(f2)与(f3)之间。
为了确保测量时有良好的讯噪比(signal-to-noise ratio)，第三个与第四实施例之宽带参考信号的能量频谱704,804的上限频率(f4)需高于声学换能器的典型频率响应900的上限频率(f3)，并且宽带参考信号的能量频谱704,804的下限频率(f1)需低于声学换能器的典型频率响应900的下限频率(f2)，亦即f4>f3>f2>f1。
图10A为本发明测量宽带参考信号400,500,700,800的安排方式。外部50欧姆负载电性耦合到具50欧姆输出阻抗的单极性或双极性脉冲产生器1000，而在50欧姆负载上获得宽带参考信号Vr(t)。
图10B为本发明测量测量声学探头的安排方式。具50欧姆输出阻抗的脉冲产生器1000电性耦合到声学探头113，以便测量声学换能器117的宽带特性。声学探头浸在装设声学反射镜212的水浴槽208，并将声学探头对准声学反射镜，使声波垂直射向并且从声学反射镜反射回来。声学探头中的声学换能器受此脉冲产生器驱动而朝向声学反射镜发射宽带声波1004。发射的宽带声波传递到在水浴槽中的声学反射镜后，再反射回到该声学换能器。声学换能器接收到此反射宽带声波1008后，输出一宽带回波信号Ve(t)1100,1200,1300,1400。
图11A为本发明第一实施例所采用，以单极性脉冲产生器产生之一个单极性负向脉冲作为宽带参考信号400之电信号波形Vr(t)与其傅立叶变换函数
Figure BDA0001628688400000081
单极性负向脉冲参考信号Vr(t)的能量(Er)亦同时求得，其计算方式为宽带参考信号功率的时间积分，或以宽带参考信号的能量频谱密度对频率积分而得。数学式表示如下：
Figure BDA0001628688400000082
图11B为本发明第一实施例采用单极性负向脉冲，所得到宽带回波信号1100的电信号波形Ve(t)及其傅立叶变换函数
Figure BDA0001628688400000083
单极性负向脉冲所得的宽带回波信号Ve(t)的能量(Ee)亦同时求得，其计算方式为宽带回波信号功率的时间积分，或以宽带回波信号的能量频谱密度对频率积分而得。数学式表示如下：
Figure BDA0001628688400000091
图12A为本发明第二实施例所采用，以单极性脉冲产生器产生之一个单极性正向脉冲作为宽带参考信号500之电信号波形Vr(t)与其傅立叶变换函数
Figure BDA0001628688400000092
单极性正向脉冲参考信号Vr(t)的能量(Er)亦同时求得，其计算方式为宽带参考信号功率的时间积分，或以宽带参考信号的能量频谱密度对频率积分而得。数学式表示如下：
Figure BDA0001628688400000093
图12B为本发明第二实施例采用单极性正向脉冲，所得到宽带回波信号1200的电信号波形Ve(t)及其傅立叶变换函数
Figure BDA0001628688400000094
单极性正向脉冲所得的宽带回波信号Ve(t)的能量(Ee)亦同时求得，其计算方式为宽带回波信号功率的时间积分，或以宽带回波信号的能量频谱密度对频率积分而得。数学式表示如下：
Figure BDA0001628688400000095
图13A为本发明第三实施例所采用，以第一种双极性脉冲产生器产生之一个先产生负向脉冲再产生正向脉冲的双极性脉冲作为宽带参考信号700之电信号波形Vr(t)与其傅立叶变换函数
Figure BDA0001628688400000096
先产生负向脉冲再产生正向脉冲的双极性脉冲参考信号Vr(t)的能量(Er)亦同时求得，其计算方式为宽带参考信号功率的时间积分，或以宽带参考信号的能量频谱密度对频率积分而得。数学式表示如下：
Figure BDA0001628688400000097
图13B为本发明第三实施例采用之先产生负向脉冲再产生正向脉冲的双极性脉冲所得到宽带回波信号1300的电信号波形Ve(t)及其傅立叶变换函数
Figure BDA0001628688400000098
双极性脉冲所得的宽带回波信号Ve(t)的能量(Ee)亦同时求得，其计算方式为宽带回波信号功率的时间积分，或以宽带回波信号的能量频谱密度对频率积分而得。数学式表示如下：
Figure BDA0001628688400000101
图14A为本发明第四实施例所采用，以第二种双极性脉冲产生器产生之一个先产生正向脉冲再产生负向脉冲的双极性脉冲作为宽带参考信号800之电信号波形Vr(t)与其傅立叶变换函数
Figure BDA0001628688400000102
先产生正向脉冲再产生负向脉冲的双极性脉冲参考信号Vr(t)的能量(Er)亦同时求得，其计算方式为宽带参考信号功率的时间积分，或以宽带参考信号的能量频谱密度对频率积分而得。数学式表示如下：
Figure BDA0001628688400000103
图14B为本发明第四实施例采用之先产生正向脉冲再产生负向脉冲的双极性脉冲所得到宽带回波信号1400的电信号波形Ve(t)及其傅立叶变换函数
Figure BDA0001628688400000104
双极性脉冲所得的宽带回波信号Ve(t)的能量(Ee)亦同时求得，其计算方式为宽带回波信号功率的时间积分，或以宽带回波信号的能量频谱密度对频率积分而得。数学式表示如下：
Figure BDA0001628688400000105
图15A为本发明第一实施例与第二实施例中，以单极性脉冲为宽带参考信号的典型能量频谱。宽带参考信号的能量频谱404,504之最大能量密度位于0Hz(f0)处。该能量频谱的上限频率(f4)为宽带参考信号的能量频谱404,504之能量密度相对于最大值，降低至一特定值(例如-6dB)时的频率。宽带参考信号的能量频谱404,504之带宽(BWr)为上限频率(f4)与0Hz(f0)的差值，亦即BWr＝f4–f0。
图15B为本发明第一实施例与第二实施例中，所得之宽带回波信号典型的能量频谱1504。能量频谱1504最大值通常发生在声学换能器的中心频率或共振频率。能量频谱之上限频率(f3)和下限频率(f2)分别为能量频谱1504相对于最大值，降低至一特定值(例如-6dB)时之频率，而能量频谱最大值之频率位于(f2)与(f3)之间。宽带回波信号的能量频谱1504之带宽(BWe)为上限频率(f3)与下限频率(f2)的差值，亦即BWe＝f3–f2。
图16A为本发明第三实施例与第四实施例中，以双极性脉冲为宽带参考信号的典型能量频谱。宽带参考信号的能量频谱704,804之上限频率(f4)和下限频率(f1)分别为能量频谱相对于最大值，降低至一特定值(例如-6dB)时之频率，而能量频谱最大值之频率位于(f1)与(f4)之间。宽带参考信号的能量频谱704,804之带宽(BWr)为上限频率(f4)与下限频率(f1)的差值，亦即BWr＝f4–f1。
图16B为本发明第三实施例与第四实施例中，所得之宽带回波信号典型的能量频谱1604。能量频谱1604最大值通常发生在声学换能器的中心频率或共振频率。能量频谱之上限频率(f3)和下限频率(f2)分别为能量频谱1604相对于最大值，降低至一特定值(例如-6dB)时之频率，而能量频谱最大值之频率位于(f2)与(f3)之间。宽带回波信号的能量频谱1604之带宽(BWe)为上限频率(f3)与下限频率(f2)的差值，亦即BWe＝f3–f2。
宽带参考信号Vr(t)的能量密度(Dr)，定义为该宽带参考信号的能量(Er)相对于该宽带参考信号的带宽(BWr)的比值，亦即
Figure BDA0001628688400000111
宽带回波信号Ve(t)的能量密度(De)，定义为该宽带回波信号的能量(Er)相对于该宽带回波信号的带宽(BWe)的比值，亦即
Figure BDA0001628688400000112
本发明定义声学换能器的特征环路灵敏度(SLC)为其宽带回波信号的能量密度(De)相对于宽带参考信号的能量密度(Dr)的比值，再以分贝为单位表示，即：
Figure BDA0001628688400000113
图17为本发明测量声学换能器特征环路灵敏度之流程图。
获得宽带参考信号的能量密度(Dr)的测量步骤包括：
准备脉冲产生器以及信号处理单元；
产生脉冲以提供宽带信号作为参考信号；
获得宽带参考信号Vr(t)；
获得函数
Figure BDA0001628688400000121
其中，
Figure BDA0001628688400000122
是宽带参考信号Vr(t)的傅立叶变换函数；
根据函数
Figure BDA0001628688400000123
获得宽带参考信号的能量频谱；
根据宽带参考信号的能量频谱，在指定的分贝值位置，计算宽带参考信号的能量频谱的带宽(BWr)；
计算宽带参考信号Vr(t)的能量(Er)；
计算宽带参考信号的能量密度(Dr)：
Figure BDA0001628688400000124
以及
将该宽带参考信号的能量密度(Dr)储存在韧体或是程序内存中。
获得宽带回波信号的能量密度(De)的测量步骤包括：
耦合该脉冲产生器以及该信号处理单元到声学换能器；
由该声学换能器产生宽带声波；
在宽带声波被声学反射镜反射之后，获得宽带回波信号Ve(t)；
获得函数
Figure BDA0001628688400000125
其中，
Figure BDA0001628688400000126
是该宽带回波信号Ve(t)的傅立叶变换函数；
根据函数
Figure BDA0001628688400000127
获得宽带回波信号的能量频谱；
根据宽带回波信号的能量频谱，在指定的分贝值位置，计算宽带回波信号的能量频谱的带宽(BWe)；
计算宽带回波信号Ve(t)的能量(Ee)；
计算宽带回波信号的能量密度(De)：
Figure BDA0001628688400000128
以及
将该宽带回波信号的能量密度(De)储存在程序内存。
该声学换能器之特征环路灵敏度(SLC)的测量步骤包括：
获得宽带参考信号的能量密度(Dr)；
获得宽带回波信号的能量密度(De)；
定义该声学换能器之特征环路灵敏度(SLC)为：
Figure BDA0001628688400000129
将此特征环路灵敏度(SLC)储存在储存装置；以及
将储存在储存装置的数据输出。
声学探头内所有的声学换能器，都可获得各自的特征环路灵敏度(SLC)。获得多个声学换能器的特征环路灵敏度(SLC)之测量步骤包括：
所述特征环路灵敏度(SLC)的测量步骤，系对于声学换能器阵列中的每一个声学换能器依序或是随机执行；
获得多个特征环路灵敏度(SLC)；
将多个特征环路灵敏度(SLC)储存在储存装置中；以及
输出储存在储存装置的数据。
以本发明方法测量声学探头中的一声学换能器之特征环路灵敏度，得到的特征环路灵敏度为-49dB。上述范例使用的是商用超音波探头阵列，具有192个声学换能器。测量所使用的宽带参考信号为-75V的单极性负向脉冲，上限频率为55MHz。声学换能器与声学反射镜的距离为20mm。不锈钢材质声学反射镜在水中的反射系数为0.93。
图18为本发明用以测量声学探头的声学换能器之特征环路灵敏度的系统1800，其包含：脉冲产生器1801、信号处理单元1802、换能器选择器1804、以及控制单元1806。控制单元1806更包含韧体1807、程序内存1808、以及数据储存器1809。
控制单元1806电性耦合到脉冲产生器1801、信号处理单元1802、以及外部输出装置1830。
脉冲产生器1801经由换能器选择器1804电性耦合到声学换能器，并产生脉冲以使声学换能器发出宽带声波。产生的脉冲可以是单极性脉冲或是双极性脉冲。单极性脉冲可以是负向脉冲400或是正向脉冲500。双极性脉冲可以是先产生负向脉冲再产生正向脉冲的双极性脉冲700，或是先产生正向脉冲再产生负向脉冲的双极性脉冲800。
反射的宽带声波被声学换能器接收后，经由换能器选择器1804至信号处理单元1802，并进行信号处理。换能器选择器1804可循序渐进或随机选定声学探头113中的一个声学换能器。
本发明所述获得宽带参考信号Vr(t)之宽带参考信号的能量密度(Dr)的测量方法，被嵌入在韧体1807或是程序内存1808中。
本发明所述获得宽带回波信号Ve(t)之宽带回波信号的能量密度(De)的测量方法，被嵌入在韧体1807或是程序内存1808中。
本发明所述测量声学换能器之特征环路灵敏度(SLC)的方法，被嵌入在韧体1807或是程序内存1808中。
根据本发明，用于测量声学换能器阵列中的每个和所有声学换能器的多个特征环路灵敏度(SLC)之方法，被嵌入在韧体1807或是程序内存1808中。
所有测量到的数据被存放在数据储存器1809，并输出到外部输出装置1830。

Claims (11)

1.一种测量声学探头中的每一个以及所有的声学换能器的特征环路灵敏度的方法，其特征是，所述方法包括如下测量步骤：
50欧姆外部负载，电性耦合到脉冲产生器；
所述脉冲产生器产生第一脉冲以提供宽带信号作为参考信号；
获得宽带参考信号Vr(t)；
获得函数
Figure FDA0003026383670000011
其中，
Figure FDA0003026383670000012
是宽带参考信号Vr(t)的傅立叶变换的函数；
依据函数
Figure FDA0003026383670000013
获得宽带参考信号的能量频谱；
在指定分贝值处，计算宽带参考信号的能量频谱的带宽BWr；
计算宽带参考信号Vr(t)的能量Er；以及
计算宽带参考信号的能量密度Dr：
Dr＝Er/BWr；
依序或是随机对声学探头中的每一个以及所有的声学换能器执行下述步骤：
脉冲产生器电性耦合到声学探头；
所述脉冲产生器产生第二脉冲，从声学探头的声学换能器产生宽带声波；
在宽带声波被声学反射镜反射后，获得宽带回波信号Ve(t)；
获得函数
Figure FDA0003026383670000014
其中，
Figure FDA0003026383670000015
是宽带回波信号Ve(t)的傅立叶变换函数；
依据函数
Figure FDA0003026383670000016
获得宽带回波信号的能量频谱；
在指定分贝处，计算宽带回波信号的能量频谱的带宽BWe；
计算宽带回波信号Ve(t)的能量Ee；以及
计算宽带回波信号Ve(t)的能量密度De：
De＝Ee/BWe；
获得参考信号的能量密度Dr；以及定义特征环路灵敏度SLC：
Figure FDA0003026383670000017
2.如权利要求1所述测量声学探头中的每一个以及所有的声学换能器的特征环路灵敏度的方法，其特征是，所述脉冲是单极性脉冲或是双极性脉冲。
3.如权利要求2所述测量声学探头中的每一个以及所有的声学换能器的特征环路灵敏度的方法，其特征是，所述单极性脉冲是负向脉冲或是正向脉冲。
4.如权利要求2所述测量声学探头中的每一个以及所有的声学换能器的特征环路灵敏度的方法，其特征是，所述双极性脉冲是先产生负向脉冲再产生正向脉冲。
5.如权利要求2所述测量声学探头中的每一个以及所有的声学换能器的特征环路灵敏度的方法，其特征是，所述双极性脉冲是先产生正向脉冲再产生负向脉冲。
6.如权利要求1所述测量声学探头中的每一个以及所有的声学换能器的特征环路灵敏度的方法，其特征是，所述测量步骤还包括：将宽带参考信号的能量密度Dr储存在韧体或是程序内存中。
7.如权利要求1所述测量声学探头中的每一个以及所有的声学换能器的特征环路灵敏度的方法，其特征是，所述测量步骤还包括：将特征环路灵敏度SLC储存在储存装置中。
8.如权利要求7所述测量声学探头中的每一个以及所有的声学换能器的特征环路灵敏度的方法，其特征是，所述测量步骤还包括：输出储存在储存装置中的数据。
9.如权利要求1所述测量声学探头中的每一个以及所有的声学换能器的特征环路灵敏度的方法，其特征是，所述测量步骤还包括：获得多个特征环路灵敏度SLC；以及将多个特征环路灵敏度SLC储存在储存装置中。
10.如权利要求9所述测量声学探头中的每一个以及所有的声学换能器的特征环路灵敏度的方法，其特征是，所述测量步骤还包括：输出储存在储存装置中的数据。
11.一种测量声学探头中的每一个以及所有的声学换能器的特征环路灵敏度的系统，包括脉冲产生器和控制单元；50欧姆外部负载电性耦合到脉冲产生器，产生第一脉冲以提供宽带信号作为参考信号；或者，脉冲产生器电性耦合到声学换能器，产生脉冲以提供宽带声波；控制单元电性耦合到脉冲产生器，所述控制单元还包括韧体以及程序内存，其特征是，如权利要求1-10中任何一项所述测量方法，被嵌入在韧体或是程序内存中。
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