摘要：在生产工业中，为了确保生产过程的安全高效进行，并提高产品质量，过程参数检测技术起着十分重要的作用。而近二十余年发展起来的超声层析成像技术，以其无污染、价格低廉、适用性广等优点在工业领域上具有重要的应用背景。本文主要利用反射式超声层析成像算法对液/固两相流进行图像重建反演。

当前，超声层析成像技术不够成熟，如何提高图像重建算法的精度以及如何获得有效的信号是超声成像技术的两个难点。鉴于此，本论文主要分析了液/固两相体系的超声层析成像算法并利用MATLAB进行图像重建。

首先，本文在介绍了超声波传播原理的基础上，介绍了反射式原理，并对其环形超声换能器的阵列模型进行介绍，为获得清晰准确的重建图像，本文仿真工作设置16个超声换能器均匀的分布在管道周围。然后，具体分析了图像重建算法。通过结合椭圆弧算法和圆弧算法，在特定的液体中，模拟渡越时间来确定每一条投影路径的数据，以提高图像精度。最后利用MATLAB软件编写相应程序，利用GUI界面自定义了不同数量不同形状的颗粒在液体中的分布情况，进行图像重建。重建结果比较精确。

关键词：液固两相流  反射式  超声成像  弧反投影  MATLAB仿真

目录

摘要

Abstract

1．绪论-1

1.1本文研究背景与意义-1

1.2超声层析成像技术的发展与研究现状-1

1.3本文的主要研究内容与章节安排-3

2. 超声的传播原理-4

2.1超声波的介绍-4

2.2超声波的特征-4

2.2.1声压-4

2.2.2 声强-5

2.2.3 声阻抗-5

2.2.4声衰减-5

2.3超声波的传播-6

2.3.1 声速-6

2.3.2 超声波的界面传播-7

3. 反射式超声层析成像系统-9

3.1反射超声检测原理-9

3.2环形超声换能器的阵列模型-10

3.3环形超声阵列工作原理-11

4. 反射式超声层析成像的重建算法-13

4.1渡越时间与反向投影-13

4.2圆弧反投影法-15

4.2椭圆弧反投影法-17

5. 反射式超声层析成像的数值仿真-21

5.1GUI功能面板的介绍-21

5.2反向投影数据仿真及重建结果-22

5.2.1MATLAB程序设计-22

5.2.2单颗粒成像重建结果-24

5.2.3多颗粒成像重建结果-26

5.3成像误差分析与结论-29

5.3.1成像误差分析-29

5.3.2结论-30

6. 总结与展望-31

6.1总结-31

6.2展望-31

6.3对环境及社会可持续发展的影响-32

参考文献-33

附录-34

致谢-40