CN107478723A - 介质粘弹性的测量方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种介质粘弹性的测量方法和装置，涉及测量技术领域。包括，获取介质在振动激励下的检测波回波信号，获取检测波回波信号的传播模式，将所述传播模式与传播模式数据集中存储的传播模式样本匹配，确定所述介质的粘弹性，其中，数据集根据不同粘弹性的多种介质样本分别在至少一种振动激励下产生的传播模式样本确定。本发明实施例通过建立样本数据集，并基于数据集，对检测波回波信号进行查找比对，可以在不进行运动估计和特征点选取的情况下，获得介质粘弹性的测量结果，且运算量大幅降低，测量速度显著加快。

Description

介质粘弹性的测量方法和装置

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别涉及介质粘弹性的测量方法和装置。

背景技术

机械振动或剪切波振动在介质中传播时，在不同的时刻，波前会沿着传播方向到达不同的位置，这样波前在不同时间到达不同位置这个信息可以组成位置时间图，在均匀的组织中，位置时间图通常为直的斜纹状图。针对这样的斜纹状图，其斜率由单位时间的振动传播的距离决定，即振动传播的速度。在均匀的介质中，振动传播的速度和介质粘弹性有关，因而对介质进行振动激励时，通过测量振动的传播特性，可以对介质粘弹性进行测量。

现有技术中，在对介质粘弹性进行测量时，需要进行特征点选取，对不同时刻、不同位置的特征点进行线性拟合，得出动态超声粘弹性成像的定量参数。通常情况下，特征点由振动在介质中传播时介质的位移或应变等决定，这时需要先进行运动估计，得到介质的位移或应变等信息，然后再进行后续的运算。但这种方法存在运动估计所需的运算量较大，特征点选取复杂等问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种介质粘弹性的测量方法和装置。旨在解决现有技术中介质粘弹性测量中运动估计所需的运算量较大，特征点选取复杂的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

第一方面，本发明实施例提供了一种介质粘弹性的测量方法，包括：

获取介质在振动激励下的检测波回波信号；

获取检测波回波信号的传播模式；

将所述传播模式与传播模式数据集中存储的已知粘弹性信息的介质样本的传播模式样本匹配，确定所述介质的粘弹性。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一种可选的实施方式，可选的，振动激励为剪切波激励，检测波回波信号为超声回波信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第二种可选的实施方式，所述传播模式数据集包括根据不同粘弹性的多种介质样本分别在至少一种振动激励下产生的传播模式样本。

结合第一方面，本发明实施例提供了第三种可选的实施方式，获取检测波回波信号的传播模式，包括：

获取处理信号，处理信号为滤波后的检测波回波信号；

根据处理信号，获取传播模式。

结合第一方面的第三种可选的实施方式，本发明实施例提供了第四种可选的实施方式，可选的，处理信号为方向滤波后的检测波回波信号；或处理信号为傅里叶滤波后的检测波回波信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第五种可选的实施方式，还包括：

将振动激励，检测波回波信号和介质的粘弹性，保存在传播模式数据集中。

结合第一方面，本发明实施例提供了第六种可选的实施方式：

振动激励包括：连续或脉冲方式的机械振动和声辐射力脉冲中的一项；

介质在振动激励下的运动范围为0.01微米至10毫米；

介质在振动激励下的运动频率为20赫兹至2500赫兹，持续时间为50微秒至1秒。

结合第一方面，本发明实施例提供了第七种可选的实施方式：

检测波回波信号为超声回波信号；

振动激励的脉冲重复发生频率为10至20000赫兹；

检测波回波信号包括至少连续采集的100帧检测波回波数据。

第二方面，本发明实施例提供了一种介质粘弹性的测量装置，其特征在于，包括：

探头，用于获取介质在振动激励下的检测波回波信号；

处理器，用于获取探头获取的检测波回波信号的传播模式；

存储器，用于存储传播模式数据集，传播模式数据集存储有已知粘弹性信息的介质样本的传播模式样本；

处理器，还用于将所述传播模式与传播模式数据集中存储的传播模式样本匹配，确定所述介质的粘弹性。

结合第二方面，本发明实施例提供了第一种可选的实施方式，包括：

探头，还用于获取介质在剪切波激励下的超声回波信号；

处理器，还用于获取探头获取的超声回波信号的传播模式；

存储器，还用于存储在剪切波激励下，已知粘弹性信息的介质样本的传播模式样本。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二种可选的实施方式，处理器还用于：

根据不同粘弹性的多种介质样本分别在至少一种振动激励下产生的传播模式样本，确定传播模式数据集。

结合第二方面，本发明实施例提供了第三种可选的实施方式，还包括：

滤波器，用于获取处理信号，处理信号为滤波后的探头获取的检测波回波信号；

处理器，还用于根据滤波器获取的处理信号，获取传播模式。

结合第二方面的第三种可选的实施方式，本发明实施例提供了第四种可选的实施方式，处理信号为方向滤波后的检测波回波信号；或处理信号为傅里叶滤波后的检测波回波信号。

结合第二方面，本发明实施例提供了第五种可选的实施方式，处理器还用于：

将振动激励，检测波回波信号和介质的粘弹性，保存在存储器存储的传播模式数据集中。

本发明实施例通过建立传播模式数据集，并基于传播模式数据集，对传播模式进行查找比对，可以在不进行运动估计和特征点选取的情况下，获得介质粘弹性的测量结果，且运算量大幅降低，测量速度显著加快。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明实施例公开的一种介质粘弹性的测量方法的流程图；

图2是本发明实施例公开的另一种介质粘弹性的测量方法的流程图；

图3是本发明实施例公开的另一种介质粘弹性的测量方法的流程图；

图4是本发明实施例公开的另一种介质粘弹性的测量方法的流程图；

图5是本发明实施例公开的一种介质粘弹性的测量装置的示意图；

图6是本发明实施例公开的另一种介质粘弹性的测量装置的示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的结构、产品等而言，由于其与实施例公开的部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本发明实施例公开了一种介质粘弹性的测量方法，如图1所示，包括：

S101、获取介质在振动激励下的检测波回波信号；

S102、获取检测波回波信号的传播模式；

S103、将传播模式与传播模式数据集中存储的已知粘弹性信息的介质样本的传播模式样本匹配，确定所述介质的粘弹性。

可选的，传播模式数据集中包括根据不同粘弹性的多种介质样本分别在至少一种振动激励下产生的传播模式样本。

具体的，在S101中，振动激励包括但不限定为机械振动激励或声辐射力激励，检测波包括但不限定为超声波或光波，可选的，通过机械振动、声辐射力或其他可以产生振动的方式，对介质进行振动激励后，介质产生振动，振动在介质中传播。由于振动在介质中的传播速度有限，因此可以利用超声波、光波或其他传播速度较快的波对振动的传播模式进行追踪。通过获取介质在振动激励下的检测波回波信号，反映振动在介质中的传播模式。介质粘弹性是决定振动在介质中传播模式的重要影响因素。介质在振动激励下，在不同的时刻会产生相应的传播状态，传播状态沿时间的变化则构成传播模式。传播状态是指某一时刻的介质运动状态，传播模式则是介质沿时间的传播状态的变化。

可选的，在振动激励为连续或脉冲方式的机械振动和声辐射力脉冲中的一项时，介质在振动激励下的运动范围为0.01微米至10毫米，介质在振动激励下的运动频率为20赫兹至2500赫兹，持续时间为50微秒至1秒。

当介质具有不同的粘弹性时，则产生的传播状态不同，并进一步导致检测波回波信号的不同。

在S103中，数据集存储有已知粘弹性信息的介质样本的传播模式样本，在传播模式数据集中查找传播模式对应的传播模式样本即可确定相应的介质粘弹性。

可选的，介质粘弹性可以包括剪切模量、杨氏模量、剪切粘弹性、剪切粘度、机械阻抗、机械松弛时间和各向异性等中的至少一种或多种的组合。

可选的，粘弹性包括粘性和弹性中的至少一项。示例性的，当粘弹性为粘性时，粘弹性信息可以包括粘性信息、或粘性信息和弹性信息。示例性的，当粘弹性为弹性时，粘弹性信息可以包括弹性信息、或粘性信息和弹性信息。示例性的，当粘弹性为粘性和弹性时，粘弹性信息可以包括粘性信息和弹性信息。

可选的，在S103之后，还可以包括：

S104、将振动激励，检测波回波信号和介质的粘弹性，保存在数据集中。

具体的，保存的振动激励，检测波回波信号和介质的粘弹性，可以用于在以后的介质粘弹性测量过程中，进行查找匹配。

本发明实施例通过在传播模式数据集中查找与待测量介质相似程度最高的介质样本，并通过介质样本在振动激励下的传播模式样本确定待测量介质的粘弹性，可以在不进行运动估计和特征点选取的情况下，获得介质粘弹性的测量结果，且运算量大幅降低，测量速度显著加快。

示例性的，当振动激励为剪切波激励，检测波为超声波，检测波回波信号为超声回波信号，本发明实施例还公开了另一种介质粘弹性的测量方法，如图2所示，包括：

S201、获取介质在剪切波激励下的超声回波信号；

S202、获取超声回波信号的传播模式；

S203、将传播模式与传播模式数据集中存储的已知粘弹性信息的介质样本的传播模式样本匹配，确定所述介质的粘弹性。

可选的，传播模式数据集包括不同粘弹性的多种介质样本分别在至少一种振动激励下产生的传播模式样本。

可选的，传播模式数据集还可以预先通过实验或仿真分析的方式获得，并存储在本地服务器或云服务器等位置，以便在使用到时可以方便的完成数据信息的读取或调用。

可选的，在检测波回波信号为超声回波信号时，振动激励的脉冲重复发生频率为10至20000赫兹，所述检测波回波信号包括至少连续采集的100帧检测波回波数据。

可选的，在S203之后，还可以包括：

S204、将剪切波激励，超声回波信号和介质的粘弹性，保存在传播模式数据集中。

具体的，保存的剪切波激励，超声回波信号和介质的粘弹性，可以用于在以后的介质粘弹性测量过程中，进行查找匹配。

可选的，传播模式数据集可以通过仿真计算的方式获取，也可以对大量实验数据或实测数据进行统计汇总的方式获取，或者可以是这两种方式的组合。

S203可以进一步包括：

S2031、获取传播模式数据集中与超声回波信号的传播模式匹配的目标传播模式样本；

S2032、确定目标传播模式样本对应的目标介质样本粘弹性为介质的粘弹性。

传播模式数据集可以存储多组数据，每组数据分别记录了在一种振动激励下，一种介质样本随时间进行的动态成像信息的采集和处理结果，即检测波回波信号的传播模式。具体的，传播模式数据集可以存储至少一种介质样本，分别在至少一种剪切波激励下，产生的传播模式样本，且传播模式数据集中，介质样本的包括介质样本粘弹性在内的一种或多种属性参数已预先存储。由此，当本领域技术人员实施本发明实施例公开的技术方案时，可以根据测量过程中所采用的特定的剪切波，和获得的相应的超声回波信号的传播模式，在传播模式数据集中查找到匹配的目标传播模式样本，确定目标传播模式样本对应的目标介质样本，而后将目标介质样本粘弹性确定为待测量的介质粘弹性。

可选的，获得的传播模式与传播模式样本进行匹配，以确定目标传播模式样本的方法可以为任一种模式匹配方法，本发明实施例对此并不限定。

本发明实施例还公开了另一种介质粘弹性的测量方法，如图3所示，包括：

S301、获取介质在振动激励下的检测波回波信号；

S302、获取处理信号，其中，处理信号为滤波后的检测波回波信号；

S303、根据处理信号，获取传播模式；

S304、将传播模式与传播模式数据集中存储的传播模式样本匹配，确定介质的粘弹性。其中，传播模式数据集根据不同粘弹性的多种介质样本分别在至少一种振动激励下产生的传播模式样本确定。

在S302中，处理信号可以为方向滤波后的检测波回波信号，也可以为傅里叶滤波后的检测波回波信号，或其他方式进行滤波后的检测波回波信号，本发明实施例对此并不限定。

在S304中，传播模式数据集存储有在振动激励下，传播模式与介质粘弹性的对应关系，根据振动激励和传播模式，在传播模式数据集中进行查找即可确定相应的介质粘弹性。

本发明实施例基于数据集，通过对传播模式进行查找比对，可以在不进行运动估计和特征点选取的情况下，获得介质粘弹性的测量结果，且运算量大幅降低，测量速度显著加快。同时，通过对检测波回波信号进行滤波，得到处理信号，并根据处理信号得到传播模式，可以更加快速准确的获取检测波回波信号的传播模式。

示例性的，当振动激励为剪切波激励，检测波为超声波，检测波回波信号为超声回波信号，数据集为传播模式数据集时，本发明实施例还公开了另一种介质粘弹性的测量方法，如图4所示，包括：

S401、获取介质在剪切波激励下的超声回波信号；

S402、获取处理信号，其中，处理信号为滤波后的超声回波信号；

S403、根据处理信号，获取传播模式；

S404、将所述传播模式与传播模式数据集中存储的传播模式样本匹配，确定所述介质的粘弹性，其中，所述传播模式数据集根据不同粘弹性的多种介质样本分别在至少一种振动激励下产生的传播模式样本确定。

可选的，传播模式数据集还可以预先通过实验或仿真分析的方式获得，并存储在本地服务器或云服务器等位置，以便在使用到传播模式数据集时可以方便的完成数据信息的读取或调用。

S404可以进一步包括：

S4041、获取传播模式数据集中与传播模式匹配的目标传播模式样本；

S4042、确定目标传播模式样本对应的目标介质样本粘弹性为介质粘弹性。

可选的，在S404之后，还可以包括：

S405、将剪切波激励，传播模式和介质的粘弹性，保存在传播模式数据集中。

具体的，保存的剪切波激励，传播模式和介质的粘弹性，可以用于在以后的介质粘弹性测量过程中，进行查找匹配。

本发明实施例还公开了一种介质粘弹性的测量装置50，如图5所示，包括：

探头501，用于获取介质在振动激励下的检测波回波信号；

处理器503，用于获取探头获取的检测波回波信号的传播模式；

存储器502，用于存储传播模式数据集，传播模式数据集存储有已知粘弹性信息的介质样本的传播模式样本；

处理器503，还用于将所述传播模式与传播模式数据集中存储的传播模式样本匹配，确定所述介质的粘弹性。

可选的，探头501，还可以用于获取介质在剪切波激励下的超声回波信号；

处理器503，还可以用于获取探头获取的超声回波信号的传播模式；

存储器502，还可以用于存储在剪切波激励下，已知粘弹性信息的介质样本的传播模式样本；

处理器503，还可以用于将所述传播模式与传播模式数据集中存储的传播模式样本匹配，确定所述介质的粘弹性。

可选的，处理器503，还可以用于根据不同粘弹性的多种介质样本分别在至少一种剪切波激励下产生的传播模式样本，确定数据集。

可选的，处理器503，还可以根据不同粘弹性的多种介质样本分别在至少一种振动激励下产生的超声回波信号样本，确定传播模式样本；根据传播模式样本，确定传播模式数据集。

可选的，处理器503，还可以获取传播模式数据集中与传播模式匹配的目标传播模式样本；确定目标传播模式样本对应的目标介质样本粘弹性为介质粘弹性。

需要注意的是，图5所示的测量装置，可以用于执行图1和图2所示的测量方法中的全部步骤，相关内容已在前述实施例中予以描述，此处不再赘述。

本发明实施例还公开了一种介质粘弹性的测量装置60，如图6所示，包括：

探头601，用于获取介质在振动激励下的检测波回波信号；

滤波器602，用于获取处理信号，其中，处理信号为滤波后的探头601获取的检测波回波信号；

处理器604，用于根据滤波器602获取的处理信号，获取传播模式。

存储器603，用于存储传播模式数据集，其中，传播模式数据集存储有在振动激励下，已知粘弹性信息的介质样本的传播模式样本；

处理器604，还用于将所述传播模式与传播模式数据集中存储的传播模式样本匹配，确定所述介质的粘弹性。

可选的，探头601，还可以用于获取介质在剪切波激励下的超声回波信号；

滤波器602，还可以用于获取处理信号，其中，处理信号为滤波后的探头601获取的超声回波信号；

处理器604，还可以用于根据滤波器602获取的处理信号，获取传播模式。

存储器603，还可以用于存储传播模式数据集，其中，传播模式数据集存储有在剪切波激励下，已知粘弹性信息的介质样本的传播模式样本；

处理器604，还可以用于将所述传播模式与传播模式数据集中存储的传播模式样本匹配，确定所述介质的粘弹性。

可选的，处理器604，还可以用于根据不同粘弹性的多种介质样本分别在至少一种振动激励下产生的超声回波信号样本，确定传播模式样本；根据传播模式样本，确定数据集。

可选的，处理器604，还可以用于获取传播模式数据集中与传播模式匹配的目标传播模式样本；

确定目标传播模式样本对应的目标介质样本粘弹性为介质粘弹性。

可选的，处理器604，还可以用于将剪切波激励，处理信号和介质粘弹性，保存在存储器603存储的传播模式数据集中。

需要注意的是，图6所示的测量装置，可以用于执行图3和图4所示的测量方法中的全部步骤，相关内容已在前述实施例中予以描述，此处不再赘述。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (14)

1.一种介质粘弹性的测量方法，其特征在于，包括：

获取所述介质在振动激励下的检测波回波信号；

获取所述检测波回波信号的传播模式；

将所述传播模式与传播模式数据集中存储的已知粘弹性信息的介质样本的传播模式样本匹配，确定所述介质的粘弹性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述振动激励为剪切波激励，所述检测波回波信号为超声回波信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述传播模式数据集包括根据不同粘弹性的多种介质样本分别在至少一种振动激励下产生的传播模式样本。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述检测波回波信号的所述传播模式，包括：

获取处理信号，所述处理信号为滤波后的所述检测波回波信号；

根据所述处理信号，获取所述传播模式。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述处理信号为方向滤波后的所述检测波回波信号；或，

所述处理信号为傅里叶滤波后的所述检测波回波信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述振动激励，所述检测波回波信号和所述介质的粘弹性，保存在所述传播模式数据集中。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述振动激励包括：连续或脉冲方式的机械振动和声辐射力脉冲中的一项；

所述介质在所述振动激励下的运动范围为0.01微米至10毫米；

所述介质在所述振动激励下的运动频率为20赫兹至2500赫兹，持续时间为50微秒至1秒。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述检测波回波信号为超声回波信号；

所述振动激励的脉冲重复发生频率为10至20000赫兹；

所述检测波回波信号包括至少连续采集的100帧检测波回波数据。

9.一种介质粘弹性的测量装置，其特征在于，包括：

探头，用于获取所述介质在振动激励下的检测波回波信号；

处理器，用于获取所述探头获取的所述检测波回波信号的传播模式；

存储器，用于存储传播模式数据集，所述传播模式数据集存储有已知粘弹性信息的介质样本的传播模式样本；

所述处理器，还用于将所述传播模式与传播模式数据集中存储的传播模式样本匹配，确定所述介质的粘弹性。

10.根据权利要求9所述的测量装置，其特征在于，

所述探头，还用于获取所述介质在剪切波激励下的超声回波信号；

所述处理器，还用于获取所述探头获取的所述超声回波信号的传播模式；

所述存储器，还用于存储在所述剪切波激励下，已知粘弹性信息的介质样本的传播模式样本。

11.根据权利要求9所述的测量装置，其特征在于，所述处理器还用于：

根据不同粘弹性的多种介质样本分别在至少一种振动激励下产生的传播模式样本，确定所述传播模式数据集。

12.根据权利要求9所述的测量装置，其特征在于，还包括：

滤波器，用于获取处理信号，所述处理信号为滤波后的所述探头获取的所述检测波回波信号；

所述处理器，还用于根据所述滤波器获取的所述处理信号，获取所述传播模式。

13.根据权利要求12所述的测量装置，其特征在于，所述处理信号为方向滤波后的所述检测波回波信号；或，

所述处理信号为傅里叶滤波后的所述检测波回波信号。

14.根据权利要求9所述的测量装置，其特征在于，所述处理器还用于：

将所述振动激励，所述检测波回波信号和所述介质的粘弹性，保存在所述存储器存储的所述传播模式数据集中。