简介本次期末专题主题为衰减系数之量测及估计在描述超音波讯号於.PDFVIP

壹、簡介 本次期末專題主題為衰減係數之量測及估計。在描述超音波訊號於組織 內的傳播特徵時，衰減不啻為一相當重要的參數。生物組織呈三維結構而且 被描述為密度、壓縮性和吸收變動(absorption fluctuations)的分佈狀況，換句 話說 ，即可以速度、阻抗和吸收變動性來描繪。當超音波脈衝訊號通過一介 質時 ，聲波能量將會轉換成其他能量形式 ，並且亦會變換其行進方向，其能 量轉換的過程就是所謂的吸收，而方向改變的情形即稱為散射。簡言之，衰 減就是吸收以及散射的效應，而衰減量為每單位長度下，向前傳遞能量所減 少的數量。 貳、原理 一、Log spectral difference method [1] 此方法是利用兩個探頭，一個發射一個接收。當兩個探頭中間只有 水時 ，接收到的聲波利用信號處理的方式 (如 ：把接收到信號的振幅做 傅利葉轉換，取絕對值再平方) 得到其功率頻譜，令為P (f ) 。然後再 w 把待測的樣本浸入水中並至於兩個探頭中間，同樣把穿過樣本後的接收 Ps f 信號取其功率頻譜，令為 ( ) 。因為他們之間有下式的關係： − α P (f ) T 4 e 2L (f ) P (f ) s w P (f ) :power spectra recorded with the specimen sample s P (f ) :power spectra recorded without the specimen sample w L : the specimen thickness α(f ) : the frequency - dependent attenuation T : the amplitude transmission coefficient at each specimen/water interface 再把等式兩邊取log 就可得到衰減值： if transmission losses are negligible 1 ⇒α(f ) [lnP (f ) −ln P (f )] 2L w s 二、Dispersion correction [2][9][10] (一)理論 聲波衰減參數在超音波組織特徵和非破壞性物質測試之應用上 非常重要。對大部分的物質而言（包括軟組織），衰減隨頻率提高 而增加，並且遵循α β f n 定律，傳統的一對探頭穿透量測法 （through-transmission ）只利用實驗中測得的信號振幅來估計β、n 兩個參數。而今我們將採用一篇期刊論文提出的新模型來估計衰減 係數，其利用脈衝之振幅和相位並且藉由最小平方(least-square fitting)數學觀念來估計衰減和色散曲線，由於此參數模型加入額外 限制，所以可減少一些不確定性對估計衰減係數造成的影響進而提 升參數準確性。 在此模型中 ，共有兩個探頭 ，一為發射 ，另一為接收。首先先記錄 兩探頭間只有純水時的接收訊號Pw(t) ，當放入一物體後，再記錄 接收訊號Ps(t) ，假設忽略水的衰減效應，並且考慮物體與純水界 面的聲波反射效應，則我們插入之物質樣本之衰減函數可以表示如 下： 1 2 1 Aw