超聲顯微系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、超聲顯微系統(tǒng)因其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、生物等方面得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)焦是超聲顯微系統(tǒng)在檢測(cè)過程中的重要環(huán)節(jié)，但是，目前國(guó)內(nèi)外超聲顯微系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)過于簡(jiǎn)單化，不能滿足工業(yè)發(fā)展的需求。因此，設(shè)計(jì)一種快速、準(zhǔn)確并且普遍適用的自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)具有十分重要的意義。
　　 針對(duì)目前超聲顯微系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)的不足，本文采用理論分析、數(shù)值仿真和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，構(gòu)建了自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)的理論模型，結(jié)合快速粗對(duì)焦和準(zhǔn)確精對(duì)焦設(shè)計(jì)了自動(dòng)對(duì)焦的

2、方法并提出一種適用于薄層材料表面對(duì)焦的方案，最后通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)的可行性。
　　 本文采用多元高斯疊加法仿真聚焦探頭入射聲場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)入射聲場(chǎng)在焦點(diǎn)處的能量最大。討論了斜入射中反射、透射和波形轉(zhuǎn)換帶來的反射系數(shù)譜，其中小角度范圍內(nèi)材料表面的反射系數(shù)為實(shí)數(shù)，近似于直入射的反射系數(shù)值。運(yùn)用射線法分析了不同位置壓電換能器的接收情況，如果探頭的壓電晶片直徑等于透鏡的孔徑，當(dāng)材料處于焦平面位置時(shí)，換能器接收最多的能量。最后得出

3、V(z)曲線的理論模型，總結(jié)出只有材料的界面處于探頭焦平面位置時(shí)，回波信號(hào)幅值最大。
　　 基于自動(dòng)對(duì)焦的原理，提出了快速粗對(duì)焦和準(zhǔn)確精對(duì)焦結(jié)合的自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)方案。本文推導(dǎo)了粗對(duì)焦的一般公式并設(shè)計(jì)了粗對(duì)焦方案，提出了幅值法、Hilbert法和FFT。法三種精對(duì)焦方法，其中FFT法在time-resolved(時(shí)間分辨的)聲學(xué)顯微系統(tǒng)中也可以準(zhǔn)確地測(cè)量V(z)曲線，用于材料聲學(xué)特性評(píng)價(jià)。薄層材料在科學(xué)和工程中起到了很大的作用，本文