铁磁管道环境下极低频微弱磁场的分布及检测

极低频信号对金属管道、土壤等介质具有良好的穿透性能,可以应用于管道中的目标定位。实现这个目标包括2方面的内容:一是认识极低频磁场在管道环境下的分布;二是对接收的混有噪声的极低频信号进行检测与判决。其中极低频磁场的分布特性是信号检测、判决与系统设计的基础。首先建立了管道环境下极低频磁场的对称模型,推导了管道内外各层介质中极低频磁场的解析表达式并给出数值计算结果,通过ANSYS软件建模仿真进行验证。在此基础上,得到了接收天线上感应磁场随距离的变化曲线,通过对信号与噪声的比较,设计了接收系统的整体方案。针对接收信号的特性,选择最小二乘法进行实时检测和判决。通过分析核心判决统计量与归一化自相关系数的关系,采用深度叠接相加预处理技术,明显地改善了系统的接收效果,扩展了叠接相加法的应用范围。

基于自适应加权算法的远聚焦超声成像

远聚焦像素(far-focused pixel-based,FPB)成像算法是对成像区域外进行聚焦,对成像区域内的每个像素点进行成像,因此在整个成像区域内均能保持较高的成像分辨率。然而,FPB一般采用直接叠加的方式进行成像,成像质量有待进一步提高。广义相干系数(generalized coherence factor,GCF)加权算法可以有效地改善成像的对比度和分辨率。本研究根据FPB在不同深度时像素点复合次数的不同,提出了基于深度可调节的广义相干系数(adjustable generalized coherence factor,aGCF),该系数可根据成像深度自主调节GCF的计算参数,从而提高该系数的远场性能。再将aGCF和归一化自相关系数(normalized autocorrelation factor,NAF)融合后,进行加权成像。仿真和实验结果表明,新加权算法相比于FPB算法可明显改善成像的分辨率和对比度,相对于传统的GCF算法可在成像区域的近场内提高横向分辨率,远场内改善对比度和背景成像质量。