声学成像技术及工程应用_PDF下载[125MB-百度云]颜允祥

本书特色

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本书首先介绍了声学和声成像的基本理论和原则，随后探讨了声成像技术在各方面的应用，如无损检测、医学成像、水下声学成像和声纳及地球物理勘探。本书将不同技术集合起来，重点讨论声学领域和常规理论的相似性。除此以外，还提到一些领先的话题，如无损测试的非线性声学成像和应用，声学成像混沌理论的应用，声学成像和负折射的统计处理等。本书的主要特点是全面性地概括了声学成像的重点应用；介绍了声学运动方程的规范不变性；包含了对声传播*新理论的处理方法。
　　本书适合声学、材料、无损检测和医疗声学相关专业本科高年级、研究生，和声学相关专业的工程技术人员、研究人员。

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原书序关于作者第1章　绪言参考文献第2章　声学及其成像的物理基础2.1引言2.2声在固体中的传播2.2.1线性波动方程的导出及其解2.2.2线性声学波动方程和新应力场方程中的对称性2.3应用规范位势理论求解波动方程2.4有限振幅声波在固体中的传播2.4.1高阶弹性理论2.4.2非线性效应2.4.3非线性声学运动方程的导出2.4.4高阶声学运动方程的解2.5能量吸收引起的非线性效应2.5.1热传导引起的能量吸收2.5.2位错引起的能量吸收2.6固体中声传播的规范理论表述2.6.1无穷小振幅声波动方程中的协变导数2.6.2大振幅声波动方程的协变导数参考文献第3章　信号处理3.1信号处理和图像处理中的数学工具3.1.1矩阵理论3.1.2矩阵的一些性质3.1.3傅里叶变换3.1.4z变换3.2图像增强3.2.1空间低通、高通和带通滤波3.2.2放大与内插3.2.3复制3.2.4线性内插3.2.5图像变换3.3图像采样和量化3.3.1采样与复制3.3.2从样本重建图像3.3.3奈奎斯特频率3.3.4采样定理3.3.5二维采样理论应用实例3.3.6用于随机场的采样定理3.3.7采样和重建的实际限制3.3.8图像量化3.4图像的随机建模3.4.1自回归模型3.4.2自回归模型的特性3.4.3滑动平均模型3.5波束形成3.5.1波束形成原理3.5.2声纳波束形成的要求3.6有限元法3.6.1引言3.6.2应用3.7边界元法参考文献第4章　声学成像的常用方法4.1引言4.2层析术4.2.1玻恩近似4.2.2利托夫近似4.2.3傅里叶衍射定理4.2.4重建和反向传播算法4.3全息术4.4脉冲回波模式和透射模式4.4.1c型扫描法4.4.2b型扫描法4.5声学显微镜方法参考文献第5章　时间反转声学和超分辨技术5.1引言5.2时间反转声学理论5.3时间反转声学在医学超声成像中的应用5.4时间反转声学在超声无损检测中的应用5.4.1液固界面上的时间反转声学理论5.4.2无损检测中的trm实验实现5.4.3非相干求和5.4.4来自于斑噪声区域的时间反转信号5.4.5迭代技术5.4.6包含硬α区域的迭代处理5.4.7纯斑噪声区域的迭代处理5.5tra在地雷或埋入体探测中的应用5.5.1引言5.5.2理论5.5.3实验过程5.5.4实验设置5.5.5wiener滤波器5.5.6实验结果5.6时间反转声学在水声中的应用参考文献第6章　非线性声学成像6.1混沌理论在声学成像中的应用6.1.1衍射层析成像中遇到的非线性问题6.1.2混沌的定义和历史6.1.3分形的定义6.1.4混沌和分形的联系6.1.5乳腺癌的分形性质6.1.6分形的类型6.1.7分形近似6.1.8扩散限制凝聚6.1.9生长区概率分布gspd6.1.10使用gspd近似散射场6.1.11离散赫姆霍兹波动方程6.1.12kaczmarz算法6.1.13hounsfield法6.1.14在kaczmarz算法中使用gspd6.1.15应用频域内插的分形算法6.1.16频域内插分形算法*终方程的导出6.1.17仿真结果6.1.18born近似和分形近似的对比6.2非经典非线性声学成像6.2.1引言6.2.2由can产生谐波的机制6.2.3非线性共振模态6.2.4非经典can谱的实验研究6.2.5can在非线性声学成像和无损检测中的应用6.2.6结论6.3非线性声学成像的调制法6.3.1引言6.3.2调制声学方法的原理6.3.3裂缝位置的调制模态法6.3.4用于ndt调制方法的实验步骤6.3.5调制模态系统的实验步骤6.3.6结论6.4谐波成像参考文献第7章　高频声学成像7.1引言7.2换能器7.3电子电路7.4软件7.5高频超声成像的应用7.6皮肤科和眼科150mhz超声成像系统7.7150mhz系统的信号处理7.8声学显微镜的电子电路7.8.1门控信号及其在声学显微镜中的应用7.8.2准单频系统7.8.3甚短脉冲技术参考文献第8章　声学成像的统计处理8.1引言8.2非均匀性散射8.3波场的统计特性研究8.3.1菲涅尔近似或近场近似8.3.2远场成像条件（夫琅和费近似）8.3.3起伏的互相关性8.3.4准静态条件8.3.5幅度起伏的时间自相关8.3.6实验验证8.3.7起伏理论在聚焦系统衍射图像中的应用8.3.8结论8.4统计处理的连续介质方法8.4.1引言8.4.2抛物线方程理论8.4.3折射率起伏假设8.4.4平均场方程和通解参考文献第9章　无损检测9.1缺陷检测的特点9.2自动化超声检测9.2.1引言9.2.2检测过程9.2.3aut系统实例9.2.4aut中的信号处理和缺陷特征的自动化增强9.3导波用于ndt声学成像9.4应力测量和材料研究中的超声技术9.4.1引言9.4.2内部应力测量9.4.3“吻粘接”评价中的v(z)曲线技术9.5干接触或非接触换能器9.5.1缺陷深度、尺度和特征9.5.2一发一收扫频法9.5.3一发一收冲激法9.5.4机械阻抗分析法9.6相控阵换能器9.6.1引言9.6.2相控阵的意义9.6.3超声相控阵技术的原理9.6.4聚焦法则9.6.5基本扫描和成像9.6.6相控阵检测相对常规超声检测的优势参考文献第10章　医学超声成像10.1引言10.2声传播的物理原理10.2.1声波在固体中的传播10.2.2对比度10.3成像模式10.3.1b型扫描10.3.2c型扫描10.4b型扫描仪器10.4.1手动系统10.4.2实时系统10.4.3机械扫描10.4.4电子扫描10.5c型扫描仪器10.5.1sokolov管10.5.2超声全息术10.6组织谐波成像10.6.1引言10.6.2组织谐波成像的原理10.6.3组织谐波图像的形成10.6.4组织谐波成像的特点10.6.5一些商用系统10.7弹性成像10.7.1引言10.7.2人工触诊和弹性成像的对比10.7.3激励作用力和成像形式的选择10.7.4弹性成像的物理基础10.7.5图像形成算法10.7.6一些商用系统10.8彩色多普勒成像10.8.1多普勒超声10.8.2脉冲（门控）多普勒和频谱多普勒10.8.3量化多普勒技术10.8.4速度测量10.8.5谱多普勒波形测量10.8.6血流量测量10.8.7彩色多普勒10.8.8新兴技术10.9超声造影10.9.1引言10.9.2气泡超声心动图10.9.3微泡造影剂10.9.4工作过程10.9.5应用10.103d医学超声成像10.10.1引言10.10.2可选3d超声10.10.33d超声的风险降低10.10.4未来发展10.10.5局部麻醉10.11发展趋势参考文献第11章　水下声学成像11.1引言11.2水下声学成像系统原理11.2.1扩展损失11.2.2衰减损失11.2.3传播理论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海底反射损失11.2.7声道11.3部分水下声学成像系统的工作原理11.4水下声学成像系统的特点11.5成像形式11.5.1声纳声学成像11.5.2正视声学成像11.6几个有代表性的水下声学成像系统11.6.1聚焦声学成像系统11.6.2电子波束聚焦水下声学成像系统11.6.3全息声学成像11.7机器人技术在水下声学成像中的应用参考文献第12章　地质勘探12.1引言12.2声学全息术应用到地震成像12.3现场试验范例12.3.1一维全息图阵列12.3.2二维全息阵列12.4实验室建模12.5图像处理和增强技术12.5.1弱信号增强12.5.2相位对比增强技术12.6计算机重建12.6.1共轭图像的去除12.6.2傅里叶变换全息图12.6.3计算机重建范例12.6.4横波传播或频率域偏移12.6.5相关全息图12.7地震全息术的其他应用12.8地震全息术中的信号处理12.8.1速率过滤12.8.2二维傅里叶变换技术12.8.3taup变换（倾斜叠加）12.8.4taup反变换12.8.5kω和taup变换的范例12.9将衍射x线体层照相术应用到地震成像12.9.1重建算法12.9.2vsp情形的计算机仿真12.10小结参考文献第13章　量子声学成像13.1引言13.2将光学压电换能器用于产生纳米声波13.3纳米波的光学方向13.4纳米成像/量子声学成像13.5太赫兹声波的产生和放大13.6在有源sl中由光泵浦产生的电子逆转和声子放大理论13.7量子声学成像的源13.8量子声学成像的光子纠缠13.9量子声学成像的应用参考文献第14章　负折射、声学超材料和声学隐身14.1引言14.2veselago理论的限制14.2.1引言14.2.2齐次电磁波方程的规范不变性14.2.3声场方程的规范不变性14.2.4声学隐身14.2.5非线性齐次声波动方程的规范不变性14.2.6我对负折射的重要发现，是坐标变换或负折射和隐身统一理论的一个特例14.2.7结论14.3完美声学透镜的多散射方法14.4声学隐身14.4.1引言14.4.2换能声学的求导14.4.3应用到一个特例14.5具有联立负质量密度和负体积模量的声学超材料14.6依据非线性坐标变换的声学隐身14.7水下物体的声学隐身14.8将双重负性扩展到非线性声学参考文献第15章　基于超材料的新声学15.1引言15.2新声学和声学成像15.3声子晶体的基底15.4声子晶体理论多散射理论15.4.1计算细节15.4.2结果讨论15.5由规范不变性（坐标变换）推导得到的负折射另一种负折射理论15.5.1作为负折射和隐身统一理论的规范不变性15.5.2曲线坐标广义形式的snell定律15.5.3使用坐标变换设计一个完美透镜15.5.4一种通用的隐身透镜15.6在具有不同宇称的两种介质界面处声波的反射和传递15.7负包含的衍射理论15.7.1衍射x线体层照相术前向问题的形式化15.7.2对一种负介质中衍射过程的建模15.7.3数值仿真的结果15.7.4在数值仿真中要注意的要点15.8通过操作声音传播的预定方向，以包括质量密度和体积模量的广义形式，扩展到衍射理论15.9衍射理论的一种新方法基于材料参数的一种严格理论15.10由反射不变量推导负折射（左右对称性）负折射的一种新方法15.11各向同性不变性、时间反向不变性和折射不变性的统一理论15.12将新声学应用到声学波导15.13新的弹性性质15.14基于超材料的非线性声学15.14.1原理15.14.2声音衰减应用的非线性声学超材料15.15声学超材料中的超声衰减15.15.1能量传递和波衰减的机制15.15.2应用15.16声子晶体器件的应用15.17规范理论和mst在超材料中扮演角色的重要性比较超材料理论的总结15.18相比于非线性声学，新声学的影响15.19结论参考文献第16章　未来方向和未来技术参考文献