聲學(xué)成像技術(shù)及工程應(yīng)用

原書序
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第1章　緒言
參考文獻(xiàn)
第2章　聲學(xué)及其成像的物理基礎(chǔ)
2.1引言
2.2聲在固體中的傳播
2.2.1線性波動(dòng)方程的導(dǎo)出及其解
2.2.2線性聲學(xué)波動(dòng)方程和新應(yīng)力場方程中的對(duì)稱性
2.3應(yīng)用規(guī)范位勢理論求解波動(dòng)方程
2.4有限振幅聲波在固體中的傳播
2.4.1高階彈性理論
2.4.2非線性效應(yīng)
2.4.3非線性聲學(xué)運(yùn)動(dòng)方程的導(dǎo)出
2.4.4高階聲學(xué)運(yùn)動(dòng)方程的解
2.5能量吸收引起的非線性效應(yīng)
2.5.1熱傳導(dǎo)引起的能量吸收
2.5.2位錯(cuò)引起的能量吸收
2.6固體中聲傳播的規(guī)范理論表述
2.6.1無窮小振幅聲波動(dòng)方程中的協(xié)變導(dǎo)數(shù)
2.6.2大振幅聲波動(dòng)方程的協(xié)變導(dǎo)數(shù)
參考文獻(xiàn)
第3章　信號(hào)處理
3.1信號(hào)處理和圖像處理中的數(shù)學(xué)工具
3.1.1矩陣?yán)碚?br /> 3.1.2矩陣的一些性質(zhì)
3.1.3傅里葉變換
3.1.4Z變換
3.2圖像增強(qiáng)
3.2.1空間低通、高通和帶通濾波
3.2.2放大與內(nèi)插
3.2.3復(fù)制
3.2.4線性內(nèi)插
3.2.5圖像變換
3.3圖像采樣和量化
3.3.1采樣與復(fù)制
3.3.2從樣本重建圖像
3.3.3奈奎斯特頻率
3.3.4采樣定理
3.3.5二維采樣理論應(yīng)用實(shí)例
3.3.6用于隨機(jī)場的采樣定理
3.3.7采樣和重建的實(shí)際限制
3.3.8圖像量化
3.4圖像的隨機(jī)建模
3.4.1自回歸模型
3.4.2自回歸模型的特性
3.4.3滑動(dòng)平均模型
3.5波束形成
3.5.1波束形成原理
3.5.2聲納波束形成的要求
3.6有限元法
3.6.1引言
3.6.2應(yīng)用
3.7邊界元法
參考文獻(xiàn)
第4章　聲學(xué)成像的常用方法
4.1引言
4.2層析術(shù)
4.2.1玻恩近似
4.2.2利托夫近似
4.2.3傅里葉衍射定理
4.2.4重建和反向傳播算法
4.3全息術(shù)
4.4脈沖回波模式和透射模式
4.4.1C型掃描法
4.4.2B型掃描法
4.5聲學(xué)顯微鏡方法
參考文獻(xiàn)
第5章　時(shí)間反轉(zhuǎn)聲學(xué)和超分辨技術(shù)
5.1引言
5.2時(shí)間反轉(zhuǎn)聲學(xué)理論
5.3時(shí)間反轉(zhuǎn)聲學(xué)在醫(yī)學(xué)超聲成像中的應(yīng)用
5.4時(shí)間反轉(zhuǎn)聲學(xué)在超聲無損檢測中的應(yīng)用
5.4.1液固界面上的時(shí)間反轉(zhuǎn)聲學(xué)理論
5.4.2無損檢測中的TRM實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)
5.4.3非相干求和
5.4.4來自于斑噪聲區(qū)域的時(shí)間反轉(zhuǎn)信號(hào)
5.4.5迭代技術(shù)
5.4.6包含硬α區(qū)域的迭代處理
5.4.7純斑噪聲區(qū)域的迭代處理
5.5TRA在地雷或埋入體探測中的應(yīng)用
5.5.1引言
5.5.2理論
5.5.3實(shí)驗(yàn)過程
5.5.4實(shí)驗(yàn)設(shè)置
5.5.5Wiener濾波器
5.5.6實(shí)驗(yàn)結(jié)果
5.6時(shí)間反轉(zhuǎn)聲學(xué)在水聲中的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
第6章　非線性聲學(xué)成像
6.1混沌理論在聲學(xué)成像中的應(yīng)用
6.1.1衍射層析成像中遇到的非線性問題
6.1.2混沌的定義和歷史
6.1.3分形的定義
6.1.4混沌和分形的聯(lián)系
6.1.5乳腺癌的分形性質(zhì)
6.1.6分形的類型
6.1.7分形近似
6.1.8擴(kuò)散限制凝聚
6.1.9生長區(qū)概率分布GSPD
6.1.10使用GSPD近似散射場
6.1.11離散赫姆霍茲波動(dòng)方程
6.1.12Kaczmarz算法
6.1.13Hounsfield法
6.1.14在Kaczmarz算法中使用GSPD
6.1.15應(yīng)用頻域內(nèi)插的分形算法
6.1.16頻域內(nèi)插分形算法最終方程的導(dǎo)出
6.1.17仿真結(jié)果
6.1.18Born近似和分形近似的對(duì)比
6.2非經(jīng)典非線性聲學(xué)成像
6.2.1引言
6.2.2由CAN產(chǎn)生諧波的機(jī)制
6.2.3非線性共振模態(tài)
6.2.4非經(jīng)典CAN譜的實(shí)驗(yàn)研究
6.2.5CAN在非線性聲學(xué)成像和無損檢測中的應(yīng)用
6.2.6結(jié)論
6.3非線性聲學(xué)成像的調(diào)制法
6.3.1引言
6.3.2調(diào)制聲學(xué)方法的原理
6.3.3裂縫位置的調(diào)制模態(tài)法
6.3.4用于NDT調(diào)制方法的實(shí)驗(yàn)步驟
6.3.5調(diào)制模態(tài)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)步驟
6.3.6結(jié)論
6.4諧波成像
參考文獻(xiàn)
第7章　高頻聲學(xué)成像
7.1引言
7.2換能器
7.3電子電路
7.4軟件
7.5高頻超聲成像的應(yīng)用
7.6皮膚科和眼科150MHz超聲成像系統(tǒng)
7.7150MHz系統(tǒng)的信號(hào)處理
7.8聲學(xué)顯微鏡的電子電路
7.8.1門控信號(hào)及其在聲學(xué)顯微鏡中的應(yīng)用
7.8.2準(zhǔn)單頻系統(tǒng)
7.8.3甚短脈沖技術(shù)
參考文獻(xiàn)
第8章　聲學(xué)成像的統(tǒng)計(jì)處理
8.1引言
8.2非均勻性散射
8.3波場的統(tǒng)計(jì)特性研究
8.3.1菲涅爾近似或近場近似
8.3.2遠(yuǎn)場成像條件（夫瑯和費(fèi)近似）
8.3.3起伏的互相關(guān)性
8.3.4準(zhǔn)靜態(tài)條件
8.3.5幅度起伏的時(shí)間自相關(guān)
8.3.6實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
8.3.7起伏理論在聚焦系統(tǒng)衍射圖像中的應(yīng)用
8.3.8結(jié)論
8.4統(tǒng)計(jì)處理的連續(xù)介質(zhì)方法
8.4.1引言
8.4.2拋物線方程理論
8.4.3折射率起伏假設(shè)
8.4.4平均場方程和通解
參考文獻(xiàn)
第9章　無損檢測
9.1缺陷檢測的特點(diǎn)
9.2自動(dòng)化超聲檢測
9.2.1引言
9.2.2檢測過程
9.2.3AUT系統(tǒng)實(shí)例
9.2.4AUT中的信號(hào)處理和缺陷特征的自動(dòng)化增強(qiáng)
9.3導(dǎo)波用于NDT聲學(xué)成像
9.4應(yīng)力測量和材料研究中的超聲技術(shù)
9.4.1引言
9.4.2內(nèi)部應(yīng)力測量
9.4.3“吻粘接”評(píng)價(jià)中的V(z)曲線技術(shù)
9.5干接觸或非接觸換能器
9.5.1缺陷深度、尺度和特征
9.5.2一發(fā)一收掃頻法
9.5.3一發(fā)一收沖激法
9.5.4機(jī)械阻抗分析法
9.6相控陣換能器
9.6.1引言
9.6.2相控陣的意義
9.6.3超聲相控陣技術(shù)的原理
9.6.4聚焦法則
9.6.5基本掃描和成像
9.6.6相控陣檢測相對(duì)常規(guī)超聲檢測的優(yōu)勢
參考文獻(xiàn)
第10章　醫(yī)學(xué)超聲成像
10.1引言
10.2聲傳播的物理原理
10.2.1聲波在固體中的傳播
10.2.2對(duì)比度
10.3成像模式
10.3.1B型掃描
10.3.2C型掃描
10.4B型掃描儀器
10.4.1手動(dòng)系統(tǒng)
10.4.2實(shí)時(shí)系統(tǒng)
10.4.3機(jī)械掃描
10.4.4電子掃描
10.5C型掃描儀器
10.5.1Sokolov管
10.5.2超聲全息術(shù)
10.6組織諧波成像
10.6.1引言
10.6.2組織諧波成像的原理
10.6.3組織諧波圖像的形成
10.6.4組織諧波成像的特點(diǎn)
10.6.5一些商用系統(tǒng)
10.7彈性成像
10.7.1引言
10.7.2人工觸診和彈性成像的對(duì)比
10.7.3激勵(lì)作用力和成像形式的選擇
10.7.4彈性成像的物理基礎(chǔ)
10.7.5圖像形成算法
10.7.6一些商用系統(tǒng)
10.8彩色多普勒成像
10.8.1多普勒超聲
10.8.2脈沖（門控）多普勒和頻譜多普勒
10.8.3量化多普勒技術(shù)
10.8.4速度測量
10.8.5譜多普勒波形測量
10.8.6血流量測量
10.8.7彩色多普勒
10.8.8新興技術(shù)
10.9超聲造影
10.9.1引言
10.9.2氣泡超聲心動(dòng)圖
10.9.3微泡造影劑
10.9.4工作過程
10.9.5應(yīng)用
10.103D醫(yī)學(xué)超聲成像
10.10.1引言
10.10.2可選3D超聲
10.10.33D超聲的風(fēng)險(xiǎn)降低
10.10.4未來發(fā)展
10.10.5局部麻醉
10.11發(fā)展趨勢
參考文獻(xiàn)
第11章　水下聲學(xué)成像
11.1引言
11.2水下聲學(xué)成像系統(tǒng)原理
11.2.1擴(kuò)展損失
11.2.2衰減損失
11.2.3傳播理論
11.2.4海面的反射和散射
11.2.5海底的反射和散射
11.2.6海底反射損失
11.2.7聲道
11.3部分水下聲學(xué)成像系統(tǒng)的工作原理
11.4水下聲學(xué)成像系統(tǒng)的特點(diǎn)
11.5成像形式
11.5.1聲納聲學(xué)成像
11.5.2正視聲學(xué)成像
11.6幾個(gè)有代表性的水下聲學(xué)成像系統(tǒng)
11.6.1聚焦聲學(xué)成像系統(tǒng)
11.6.2電子波束聚焦水下聲學(xué)成像系統(tǒng)
11.6.3全息聲學(xué)成像
11.7機(jī)器人技術(shù)在水下聲學(xué)成像中的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
第12章　地質(zhì)勘探
12.1引言
12.2聲學(xué)全息術(shù)應(yīng)用到地震成像
12.3現(xiàn)場試驗(yàn)范例
12.3.1一維全息圖陣列
12.3.2二維全息陣列
12.4實(shí)驗(yàn)室建模
12.5圖像處理和增強(qiáng)技術(shù)
12.5.1弱信號(hào)增強(qiáng)
12.5.2相位對(duì)比增強(qiáng)技術(shù)
12.6計(jì)算機(jī)重建
12.6.1共軛圖像的去除
12.6.2傅里葉變換全息圖
12.6.3計(jì)算機(jī)重建范例
12.6.4橫波傳播或頻率域偏移
12.6.5相關(guān)全息圖
12.7地震全息術(shù)的其他應(yīng)用
12.8地震全息術(shù)中的信號(hào)處理
12.8.1速率過濾
12.8.2二維傅里葉變換技術(shù)
12.8.3Taup變換（傾斜疊加）
12.8.4Taup反變換
12.8.5kω和Taup變換的范例
12.9將衍射X線體層照相術(shù)應(yīng)用到地震成像
12.9.1重建算法
12.9.2VSP情形的計(jì)算機(jī)仿真
12.10小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第13章　量子聲學(xué)成像
13.1引言
13.2將光學(xué)壓電換能器用于產(chǎn)生納米聲波
13.3納米波的光學(xué)方向
13.4納米成像/量子聲學(xué)成像
13.5太赫茲聲波的產(chǎn)生和放大
13.6在有源SL中由光泵浦產(chǎn)生的電子逆轉(zhuǎn)和聲子放大理論
13.7量子聲學(xué)成像的源
13.8量子聲學(xué)成像的光子糾纏
13.9量子聲學(xué)成像的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
第14章　負(fù)折射、聲學(xué)超材料和聲學(xué)隱身
14.1引言
14.2Veselago理論的限制
14.2.1引言
14.2.2齊次電磁波方程的規(guī)范不變性
14.2.3聲場方程的規(guī)范不變性
14.2.4聲學(xué)隱身
14.2.5非線性齊次聲波動(dòng)方程的規(guī)范不變性
14.2.6我對(duì)負(fù)折射的重要發(fā)現(xiàn)，是坐標(biāo)變換或負(fù)折射和隱身統(tǒng)一理論的一個(gè)特例
14.2.7結(jié)論
14.3完美聲學(xué)透鏡的多散射方法
14.4聲學(xué)隱身
14.4.1引言
14.4.2換能聲學(xué)的求導(dǎo)
14.4.3應(yīng)用到一個(gè)特例
14.5具有聯(lián)立負(fù)質(zhì)量密度和負(fù)體積模量的聲學(xué)超材料
14.6依據(jù)非線性坐標(biāo)變換的聲學(xué)隱身
14.7水下物體的聲學(xué)隱身
14.8將雙重負(fù)性擴(kuò)展到非線性聲學(xué)
參考文獻(xiàn)
第15章　基于超材料的新聲學(xué)
15.1引言
15.2新聲學(xué)和聲學(xué)成像
15.3聲子晶體的基底
15.4聲子晶體理論多散射理論
15.4.1計(jì)算細(xì)節(jié)
15.4.2結(jié)果討論
15.5由規(guī)范不變性（坐標(biāo)變換）推導(dǎo)得到的負(fù)折射另一種負(fù)折射理論
15.5.1作為負(fù)折射和隱身統(tǒng)一理論的規(guī)范不變性
15.5.2曲線坐標(biāo)廣義形式的Snell定律
15.5.3使用坐標(biāo)變換設(shè)計(jì)一個(gè)完美透鏡
15.5.4一種通用的隱身透鏡
15.6在具有不同宇稱的兩種介質(zhì)界面處聲波的反射和傳遞
15.7負(fù)包含的衍射理論
15.7.1衍射X線體層照相術(shù)前向問題的形式化
15.7.2對(duì)一種負(fù)介質(zhì)中衍射過程的建模
15.7.3數(shù)值仿真的結(jié)果
15.7.4在數(shù)值仿真中要注意的要點(diǎn)
15.8通過操作聲音傳播的預(yù)定方向，以包括質(zhì)量密度和體積模量的廣義形式，擴(kuò)展到衍射理論
15.9衍射理論的一種新方法基于材料參數(shù)的一種嚴(yán)格理論
15.10由反射不變量推導(dǎo)負(fù)折射（左右對(duì)稱性）負(fù)折射的一種新方法
15.11各向同性不變性、時(shí)間反向不變性和折射不變性的統(tǒng)一理論
15.12將新聲學(xué)應(yīng)用到聲學(xué)波導(dǎo)
15.13新的彈性性質(zhì)
15.14基于超材料的非線性聲學(xué)
15.14.1原理
15.14.2聲音衰減應(yīng)用的非線性聲學(xué)超材料
15.15聲學(xué)超材料中的超聲衰減
15.15.1能量傳遞和波衰減的機(jī)制
15.15.2應(yīng)用
15.16聲子晶體器件的應(yīng)用
15.17規(guī)范理論和MST在超材料中扮演角色的重要性比較超材料理論的
總結(jié)
15.18相比于非線性聲學(xué)，新聲學(xué)的影響
15.19結(jié)論
參考文獻(xiàn)
第16章　未來方向和未來技術(shù)
參考文獻(xiàn)