现代声学科学与技术丛书 磁声成像技术 上 超声检测式磁声成像
作者：刘国强 著
出版时间： 2014年版
丛编项： "十二五"国家重点图书出版规划项目·现代声学科学与技术丛书
内容简介
磁声探测与成像技术是近些年研究的热门课题，涉及电、磁场和声场的耦合。作为一种多场探测技术，兼具电磁场和声场的优势，在石油矿产资源、环境、海洋、国防、考古、无损探伤、临床医学、食品安全检测等领域具有广泛的应用空间。磁声成像技术上册：超声检测式磁声成像(上册)针对目前磁声成像中最活跃的分支——超声检测式磁声成像，重点报道中国科学院电工研究所工程电磁场及应用研究部的相关研究工作。磁声成像技术上册：超声检测式磁声成像共分为三篇内容，分别为概论、感应式磁声成像和注入电流式磁声成像，其中论述了电磁场和声场的正逆问题，以及二者的耦合问题。
目录
第一篇超声检测式磁声成像概论
第 1章绪论 3
1.1医学成像方法发展概述 3
1.2磁声成像方法概述 8
1.2.1磁声成像方法的发展历程 9
1.2.2磁声成像方法分类 . 11
1.2.3本书的主要研究内容 14参考文献 . 14第 2章成像方法原理 18
2.1电磁理论基础 18
2.2声学理论基础 19
2.3激励检测原理 20
2.4成像方法与关键技术研究 22参考文献 . 23第 3章硬件实验系统 25
3.1电流激励源 25
3.1.1窄脉冲电流激励源 . 26
3.1.2方波电流激励源 35
3.2激励线圈 38
3.3静磁场产生装置 .42
3.4超声信号检测系统 48
3.4.1超声换能器 48
3.4.2超声信号调理模块 . 50
3.5同步触发控制系统 51
3.5.1同步触发控制系统及采集系统的硬件构成 . 51
3.5.2同步触发控制系统及采集系统的软件设计 . 53
参考文献 . 55
第 4章电磁场正问题研究 . 63
4.1任意激励信号下的电磁场正问题研究 63
4.1.1本书中对电磁场量的符号约定 63
4.1.2磁准静态近似条件下消去时间项的麦克斯韦方程组 65
4.2一维电磁场正问题研究 66
4.2.1泊松方程及解析解的导出 .66
4.2.2亥姆霍兹方程及解析解的导出 71
4.2.3仿真计算与结果分析 75
4.3二维电磁场正问题研究 77
4.3.1二次磁场法 78
4.3.2仿真计算与结果分析 79
4.4三维电磁场正问题研究 81
4.4.1三维瞬态涡流场计算方法 ——磁矢位 –电标位法 81
4.4.2消去时间项的三维电磁场求解方法 ——电标位法 84
4.4.3电标位法的数值验证仿真计算与结果分析 . 86
4.4.4电标位法中忽略二次磁场的合理性分析 90
4.4.5电标位法的适用范围 93参考文献 . 94第 5章声场正问题研究 96
5.1声学均匀介质中的格林函数积分解 96
5.1.1任意声源的格林函数积分解 96
5.1.2任意平面声源的格林函数积分解 99
5.1.3圆盘声源的解析解 101
5.2声场正问题的数值方法 107
5.2.1基于声压 –质点振速耦合方程的声场数值方法 108
5.2.2基于位移方程和质点振速方程的声场数值方法 109
5.2.3基于弱形式处理声压波动方程中磁力散度项的声场数值方法 110
5.2.4对边界处的磁力散度项应用散度定理的声场数值方法 111
5.3声场正问题解法的仿真比较 111
5.3.1圆盘声源的解析解和积分解的比较 112
5.3.2声场解析解和数值解的比较 113
5.3.3三种不同方法数值解的比较 115
5.4声学特性非均匀模型正问题数值分析 117
6.1电磁场–声场耦合问题 121
6.1.1理论分析 122
6.1.2仿真分析 124
6.2电磁场–固体位移场–声场耦合问题 128
6.2.1轴对称电磁场方程理论分析 129
6.2.2轴对称弹性固体的纳维方程的导出 132
6.2.3轴对称声压波动方程的导出 133
6.2.4仿真分析 134参考文献 137第 7章声场逆问题研究 138
7.1声源的重建方法 138
7.1.1磁力散度声源的时间反演法 140
7.1.2洛伦兹力声源的重建算法 143
7.1.3洛伦兹力势声源的重建算法 144
7.2声场逆问题仿真研究 . 145
7.2.1基于全扫描的声源重建 145
7.2.2基于有限角度扫描的声源重建 150
7.2.3检测点密度对于重建质量的影响 152
7.2.4三维模型断层面声源重建 153参考文献 156第 8章电磁场逆问题研究 158
8.1一维模型电磁场逆问题 158
8.1.1直接求解法原理公式 .159
8.1.2电场迭代法原理公式 .160
8.1.3一维模型逆问题的仿真实验与结果分析 161
8.2二维模型电磁场逆问题 163
8.2.1二次磁场 –电阻抗重建方法 163
8.2.2二维模型逆问题仿真实验结果 165
8.2.3算法的噪声分析 173
8.3三维电磁场逆问题 175
8.3.1三维代数迭代算法 176
8.3.2三维模型仿真实验 178
8.4基于洛伦兹力的三维电磁场逆问题重建 189
8.4.1电磁场逆问题重建算法 189
8.4.2电导率重建数值仿真分析 191
8.5基于涡流场有旋分量的电导率重建方法 194
8.5.1重建算法 194
8.5.2二维模型验证 . 195
8.5.3二维模型验证 . 197
8.6实验和图像重建 200
8.6.1实验装置搭建 . 200
8.6.2实验设计和验证 201参考文献 206
第三篇注入电流式磁声成像研究
第 9章正问题研究 . 211
9.1电磁场正问题 211
9.1.1平面模型的电磁场正问题 211
9.1.2轴对称模型的电磁场正问题 218
9.2声场正问题 222
9.2.1圆盘模型的声场解析解 222
9.2.2声场仿真计算 . 224
9.3基于超声换能器的声场求解 225
9.3.1基于超声换能器响应的声场方程 226
9.3.2仿真结果与讨论 226
9.4固体样品的注入电流式磁声成像研究 228
9.4.1仿真模型设计 . 229
9.4.2理论分析 229
9.4.3仿真结果分析 . 231
9.5本章小结 .237参考文献 238第 10章逆问题研究 239
10.1声场逆问题的理论分析 239
10.1.1基于维纳滤波反卷积的磁声信号复原 239
10.1.2时间反演法 241
10.2电磁场逆问题的理论分析 . 242
10.2.1平面模型的电磁场逆问题 242
10.2.2轴对称模型的电磁场逆问题 244
10.3逆问题的仿真计算 244
10.3.1平面模型的仿真计算 244
10.3.2轴对称模型的逆问题仿真计算 250
10.4测量条件对图像重建的影响 255
10.4.1测量位置数目对成像质量的影响 255
10.4.2信噪比对图像重建的影响 257
10.4.3重建图像质量的数值评价 259
10.5基于小波变换的信号处理 . 261
10.5.1小波函数变换 262
10.5.2小波去噪的原理 . 262
10.5.3实际信号的小波去噪处理 264
10.6本章小结 265参考文献 266第 11章实验研究 267
11.1磁声信号的实验研究 267
11.2维纳滤波反演法的实验验证 271
11.3实验系统分辨率的验证 272
11.3.1实验的设计 272
11.3.2信号采集和处理 . 273
11.3.3图像的重建 275
11.4生物组织实验 . 277
11.5本章小结 279参考文献 279
结束语 . 280索引 281
