声成像原理与技术
课程编码：180093081002P3004H
英文名称：Acoustic Imaging Principle and Technique
课时：40
学分：2.00
课程属性：专业课
主讲教师：吴永清
教学目的要求
本课程是信息与通信工程学科信号与信息处理专业课。课程以脉冲回波声成像为主线，理论联系实际，突出物理概念、结合实际应用、强化知识面拓展，为深入开展声成像技术研究特别是声成像系统设备的设计研发奠定基础。
预修课程
声学基础、电子电路、信号处理
大纲内容
第一章 引言 1.0学时 吴永清
第1节 初识声成像
第2节 声成像的历史
第3节 声成像的类型
第4节 课程概要
第二章 声学基础 6.0学时 吴永清
第1节 初识声波
第2节 流体媒质中的声波方程
第3节 从平面简谐波理解声波
第4节 球面波和柱面波
第5节 声波的传播速度
第6节 声阻抗和媒质的特性阻抗
第7节 声场中的能量、声功率和声强
第8节 声波的叠加特性
第9节 声波反射和透射
第10节 固体中声波的基本特性
第三章 声换能器 6.0学时 吴永清
第1节 引言
第2节 换能器声场的积分计算
第3节 圆形平面换能器的声场
第4节 矩形平面换能器的声场
第5节 聚焦声场
第6节 换能器的声学匹配
第7节 换能器的电端特性
第8节 换能器的电学匹配
第9节 换能器的技术性能
第四章 声阵列及其波束控制 3.0学时 吴永清
第1节 引言
第2节 均匀线阵
第3节 相控阵
第4节 离散阵和连续阵
第5节 阵列综合波束控制
第6节 阵列的指向性指数和空间增益
第7节 声阵列小结
第五章 医学超声成像 6.0学时 吴永清
第1节 引言
第2节 B-模式成像过程
第3节 B-模式成像性能
第4节 成像的后处理
第5节 媒质与目标特性
第6节 更多成像模式
第7节 系统架构与关键电路
第六章 水声成像 3.0学时 吴永清
第1节 引言
第2节 声纳方程
第3节 海洋中的声速
第4节 海洋中的传播损失
第5节 海洋环境噪声
第6节 海洋混响
第7节 水声成像的目标特性
第8节 水声成像特点小结和系统架构
第9节 水声成像系统分析实例
第七章 工业超声成像 4.0学时 吴永清
第1节 引言
第2节 横波成像
第3节 媒质和目标特性
第4节 衍射时差法（TOFD）
第5节 长输管线焊缝超声检测实例
第八章 声成像的建模与仿真 3.0学时 吴永清
第1节 引言
第2节 空间脉冲响应
第3节 入射声场建模
第4节 散射声场建模
第5节 接收回波信号建模
第6节 声成像系统仿真概要与实例
第7节 超声血流检测与成像的建模仿真
第九章 声成像中的新技术 4.0学时 吴永清
第1节 引言
第2节 编码发射
第3节 自适应波束形成
第4节 合成孔径
第十章 总结与考试 4.0学时 吴永清
第1节 总结与考试
参考书
1、
声学基础（第三版）
杜功焕, 朱哲民, 龚秀芬
2012年5月
南京大学出版社
2、
压电换能器和换能器阵
栾桂冬, 张金铎, 王仁乾
2005年7月
北京大学出版社
3、
Diagnostic Ultrasound Imaging: Inside Out (Second Edition)
Thomas L. Szabo
2014年1月
Elsevier Academic Press
4、
水声原理（第3版）
R.J.乌立克
1990年1月
哈尔滨船舶工程学院出版社
课程教师信息
吴永清，博士，中国科学院声学研究所研究员，中国科学院大学岗位教授、博士生导师，浙江大学海洋学院兼任研究员。现任国家自然科学基金信息学部评审专家，科技部地球观测与导航领域评审专家，IEEE高级会员。长期从事信号处理方法和声纳装备设计、研制工作，研究方向为水声定位、水下目标探测和识别。主持完成某型声纳信号处理分机的研制，主持完成多项国家自然科学基金面上、重点项目，主持完成多项海军预研项目和军委科技委创新特区项目，涉及声学阵列设计及方位估计技术、声纳波形设计及强混响抑制技术、远程目标回波信号检测与识别、水下声定位和导航等领域。在期刊、会议上发表学术论文60余篇，已授权国家发明专利20余项。JASA、IEEE TVT、IET Comm.、Sensor、《电子与信息学报》、《声学学报》等期刊审稿人。