聲學成像技術及工程應用

原書序
關于作者
第1章　緒言
參考文獻
第2章　聲學及其成像的物理基礎
2.1引言
2.2聲在固體中的傳播
2.2.1線性波動方程的導出及其解
2.2.2線性聲學波動方程和新應力場方程中的對稱性
2.3應用規(guī)范位勢理論求解波動方程
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
2.4.3非線性聲學運動方程的導出
2.4.4高階聲學運動方程的解
2.5能量吸收引起的非線性效應
2.5.1熱傳導引起的能量吸收
2.5.2位錯引起的能量吸收
2.6固體中聲傳播的規(guī)范理論表述
2.6.1無窮小振幅聲波動方程中的協(xié)變導數(shù)
2.6.2大振幅聲波動方程的協(xié)變導數(shù)
參考文獻
第3章　信號處理
3.1信號處理和圖像處理中的數(shù)學工具
3.1.1矩陣理論
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
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用實例
3.3.6用于隨機場的采樣定理
3.3.7采樣和重建的實際限制
3.3.8圖像量化
3.4圖像的隨機建模
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應用
3.7邊界元法
參考文獻
第4章　聲學成像的常用方法
4.1引言
4.2層析術
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
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聲學顯微鏡方法
參考文獻
第5章　時間反轉(zhuǎn)聲學和超分辨技術
5.1引言
5.2時間反轉(zhuǎn)聲學理論
5.3時間反轉(zhuǎn)聲學在醫(yī)學超聲成像中的應用
5.4時間反轉(zhuǎn)聲學在超聲無損檢測中的應用
5.4.1液固界面上的時間反轉(zhuǎn)聲學理論
5.4.2無損檢測中的TRM實驗實現(xiàn)
5.4.3非相干求和
5.4.4來自于斑噪聲區(qū)域的時間反轉(zhuǎn)信號
5.4.5迭代技術
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用
5.5.1引言
5.5.2理論
5.5.3實驗過程
5.5.4實驗設置
5.5.5Wiener濾波器
5.5.6實驗結(jié)果
5.6時間反轉(zhuǎn)聲學在水聲中的應用
參考文獻
第6章　非線性聲學成像
6.1混沌理論在聲學成像中的應用
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出
6.1.17仿真結(jié)果
6.1.18Born近似和分形近似的對比
6.2非經(jīng)典非線性聲學成像
6.2.1引言
6.2.2由CAN產(chǎn)生諧波的機制
6.2.3非線性共振模態(tài)
6.2.4非經(jīng)典CAN譜的實驗研究
6.2.5CAN在非線性聲學成像和無損檢測中的應用
6.2.6結(jié)論
6.3非線性聲學成像的調(diào)制法
6.3.1引言
6.3.2調(diào)制聲學方法的原理
6.3.3裂縫位置的調(diào)制模態(tài)法
6.3.4用于NDT調(diào)制方法的實驗步驟
6.3.5調(diào)制模態(tài)系統(tǒng)的實驗步驟
6.3.6結(jié)論
6.4諧波成像
參考文獻
第7章　高頻聲學成像
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)的信號處理
7.8聲學顯微鏡的電子電路
7.8.1門控信號及其在聲學顯微鏡中的應用
7.8.2準單頻系統(tǒng)
7.8.3甚短脈沖技術
參考文獻
第8章　聲學成像的統(tǒng)計處理
8.1引言
8.2非均勻性散射
8.3波場的統(tǒng)計特性研究
8.3.1菲涅爾近似或近場近似
8.3.2遠場成像條件（夫瑯和費近似）
8.3.3起伏的互相關性
8.3.4準靜態(tài)條件
8.3.5幅度起伏的時間自相關
8.3.6實驗驗證
8.3.7起伏理論在聚焦系統(tǒng)衍射圖像中的應用
8.3.8結(jié)論
8.4統(tǒng)計處理的連續(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
8.4.4平均場方程和通解
參考文獻
第9章　無損檢測
9.1缺陷檢測的特點
9.2自動化超聲檢測
9.2.1引言
9.2.2檢測過程
9.2.3AUT系統(tǒng)實例
9.2.4AUT中的信號處理和缺陷特征的自動化增強
9.3導波用于NDT聲學成像
9.4應力測量和材料研究中的超聲技術
9.4.1引言
9.4.2內(nèi)部應力測量
9.4.3“吻粘接”評價中的V(z)曲線技術
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相控陣檢測相對常規(guī)超聲檢測的優(yōu)勢
參考文獻
第10章　醫(yī)學超聲成像
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手動系統(tǒng)
10.4.2實時系統(tǒng)
10.4.3機械掃描
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
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
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比
10.7.3激勵作用力和成像形式的選擇
10.7.4彈性成像的物理基礎
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
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
10.9超聲造影
10.9.1引言
10.9.2氣泡超聲心動圖
10.9.3微泡造影劑
10.9.4工作過程
10.9.5應用
10.103D醫(yī)學超聲成像
10.10.1引言
10.10.2可選3D超聲
10.10.33D超聲的風險降低
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
第11章　水下聲學成像
11.1引言
11.2水下聲學成像系統(tǒng)原理
11.2.1擴展損失
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部分水下聲學成像系統(tǒng)的工作原理
11.4水下聲學成像系統(tǒng)的特點
11.5成像形式
11.5.1聲納聲學成像
11.5.2正視聲學成像
11.6幾個有代表性的水下聲學成像系統(tǒng)
11.6.1聚焦聲學成像系統(tǒng)
11.6.2電子波束聚焦水下聲學成像系統(tǒng)
11.6.3全息聲學成像
11.7機器人技術在水下聲學成像中的應用
參考文獻
第12章　地質(zhì)勘探
12.1引言
12.2聲學全息術應用到地震成像
12.3現(xiàn)場試驗范例
12.3.1一維全息圖陣列
12.3.2二維全息陣列
12.4實驗室建模
12.5圖像處理和增強技術
12.5.1弱信號增強
12.5.2相位對比增強技術
12.6計算機重建
12.6.1共軛圖像的去除
12.6.2傅里葉變換全息圖
12.6.3計算機重建范例
12.6.4橫波傳播或頻率域偏移
12.6.5相關全息圖
12.7地震全息術的其他應用
12.8地震全息術中的信號處理
12.8.1速率過濾
12.8.2二維傅里葉變換技術
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線體層照相術應用到地震成像
12.9.1重建算法
12.9.2VSP情形的計算機仿真
12.10小結(jié)
參考文獻
第13章　量子聲學成像
13.1引言
13.2將光學壓電換能器用于產(chǎn)生納米聲波
13.3納米波的光學方向
13.4納米成像/量子聲學成像
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量子聲學成像的源
13.8量子聲學成像的光子糾纏
13.9量子聲學成像的應用
參考文獻
第14章　負折射、聲學超材料和聲學隱身
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聲學隱身
14.2.5非線性齊次聲波動方程的規(guī)范不變性
14.2.6我對負折射的重要發(fā)現(xiàn)，是坐標變換或負折射和隱身統(tǒng)一理論的一個特例
14.2.7結(jié)論
14.3完美聲學透鏡的多散射方法
14.4聲學隱身
14.4.1引言
14.4.2換能聲學的求導
14.4.3應用到一個特例
14.5具有聯(lián)立負質(zhì)量密度和負體積模量的聲學超材料
14.6依據(jù)非線性坐標變換的聲學隱身
14.7水下物體的聲學隱身
14.8將雙重負性擴展到非線性聲學
參考文獻
第15章　基于超材料的新聲學
15.1引言
15.2新聲學和聲學成像
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計算細節(jié)
15.4.2結(jié)果討論
15.5由規(guī)范不變性（坐標變換）推導得到的負折射另一種負折射理論
15.5.1作為負折射和隱身統(tǒng)一理論的規(guī)范不變性
15.5.2曲線坐標廣義形式的Snell定律
15.5.3使用坐標變換設計一個完美透鏡
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負包含的衍射理論
15.7.1衍射X線體層照相術前向問題的形式化
15.7.2對一種負介質(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
15.8通過操作聲音傳播的預定方向，以包括質(zhì)量密度和體積模量的廣義形式，擴展到衍射理論
15.9衍射理論的一種新方法基于材料參數(shù)的一種嚴格理論
15.10由反射不變量推導負折射（左右對稱性）負折射的一種新方法
15.11各向同性不變性、時間反向不變性和折射不變性的統(tǒng)一理論
15.12將新聲學應用到聲學波導
15.13新的彈性性質(zhì)
15.14基于超材料的非線性聲學
15.14.1原理
15.14.2聲音衰減應用的非線性聲學超材料
15.15聲學超材料中的超聲衰減
15.15.1能量傳遞和波衰減的機制
15.15.2應用
15.16聲子晶體器件的應用
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，新聲學的影響
15.19結(jié)論
參考文獻
第16章　未來方向和未來技術
參考文獻