磁聲成像技術（下冊）——電磁檢測式磁聲成像 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

圖書標籤:

• 磁聲成像
• 電磁檢測
• 無損檢測
• 磁聲技術
• 醫學成像
• 工程檢測
• 材料評估
• 傳感器技術
• 檢測技術
• 工業檢測

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030476562

版次：31

商品編碼：11900884

內容簡介

磁聲探測與成像技術是近些年研究的熱門課題，涉及電場、磁場和聲場的耦閤。作為一種多場探測技術，兼具電磁場和聲場的優勢，在石油礦産資源、環境、海洋、國防、考古、無損探傷、臨床醫學、食品安全檢測等領域具有廣泛的應用空間。
《磁聲成像技術（下冊）——電磁檢測式磁聲成像》（下冊）針對目前磁聲成像中重要分支——電磁檢測式磁聲成像，重點介紹中國科學院電工研究所工程電磁場及應用研究部的相關研究工作。共分為四篇內容，分彆為電磁檢測式磁聲成像概論、電壓檢測式磁聲成像研究、磁探測式磁聲成像研究以及磁聲成像技術的再認識。

前言/序言

磁聲成像技術（下冊）——電磁檢測式磁聲成像 領域前沿的深度探索與實踐指南 本書聚焦於磁聲成像（Magnetoacoustic Tomography, MAT）領域中，專注於采用“電磁檢測式”方法構建的成像係統。 本書旨在為高年級本科生、研究生以及從事磁學、聲學、生物醫學工程及相關交叉學科研究的工程師和科研人員，提供一套全麵、深入且具有實踐指導意義的專業參考資料。 磁聲成像技術作為一種新興的無創性、高分辨率的混閤成像模態，正日益成為生物醫學、材料科學及無損檢測等領域的研究熱點。它結閤瞭電磁場對組織或材料內部電導率、磁化率分布的敏感性，以及聲波在介質中傳播和散射的特性。本書的“下冊”部分，將理論基礎搭建在對基礎物理和成像原理的充分理解之上，直接深入到實現電磁檢測式磁聲成像係統的關鍵技術環節。 --- 第一部分：電磁驅動與聲學耦閤的理論基石 本部分詳細闡述瞭電磁檢測式磁聲成像係統的物理基礎，重點在於如何通過精確控製的電磁場實現對目標內部的激勵，並有效地接收由激勵産生的聲學信號。 第一章：電磁場驅動機製的精細化建模 本章深入探討瞭用於激勵目標內部産生聲場的電磁機製。不同於傳統的純射頻（RF）激勵或靜態磁場擾動，電磁檢測式成像通常依賴於時變或梯度磁場在導體（如生物組織）內部激發的感應電流（渦流）。 渦流産生與聲耦閤： 詳細分析瞭變化的磁場梯度如何根據麥剋斯韋方程組在具有特定電導率分布的介質中誘導産生瞬時電流密度 $mathbf{J}(mathbf{r}, t)$。重點討論瞭“洛倫茲力” $(mathbf{F}_L = mathbf{J} imes mathbf{B})$ 作為聲源的形成過程。 聲場初值條件的確定： 建立瞭基於瞬時洛倫茲力密度與介質密度、聲速之間的耦閤方程，推導瞭在電磁激勵下産生的初始壓力梯度 $frac{partial p}{partial t} |_{t=0}$ 的解析錶達式，這是後續聲波傳播計算的起點。 高頻/低頻激勵策略的對比： 比較瞭利用射頻磁場（可能涉及磁緻伸縮效應）與低頻脈衝磁場（主要依靠渦流）在産生有效聲信號方麵的優劣，並探討瞭如何在不同尺度（微米級到厘米級）上優化激勵頻率。 第二章：電磁檢測原理與磁場乾擾抑製 在驅動機製被明確後，本章轉嚮信號的采集端——即如何利用電磁原理來“測量”由目標內部聲學振動所導緻的場變化。 磁聲耦閤的逆過程分析： 當聲波在介質中傳播時，它會導緻介質的密度、聲速、甚至局部磁化率的微小變化。本章探討瞭如何將這些聲學擾動量轉化為可測量的電磁信號。 感應電動勢（EMF）的精確計算： 重點分析瞭法拉第電磁感應定律 $mathcal{E} = -frac{dPhi_B}{dt}$ 在本係統中的應用。當聲波引起導電介質的微小位移或形變時，其邊界條件的變化如何影響外部接收綫圈或探針中的磁通量變化率 $frac{dPhi_B}{dt}$。 傳感器選型與噪聲管理： 詳細介紹瞭適用於檢測微弱磁場變化的傳感器技術，包括SQUID（超導量子乾涉器件）、高靈敏度磁力計（如原子磁力計）以及高Q值接收綫圈陣列。重點分析瞭環境電磁噪聲（如50/60 Hz電源噪聲、射頻乾擾）的特性及其在接收信號中的耦閤機製，並提齣瞭主動屏蔽和數字濾波技術。 --- 第二部分：成像係統的硬件構建與信號處理 本部分將理論轉化為可操作的工程實踐，涵蓋瞭從硬件設計到信號重建算法的各個層麵，強調電磁檢測式係統的特有挑戰與解決方案。 第三章：高精度電磁激勵源的設計與控製 電磁檢測式成像對激勵場的空間均勻性和時間精確性要求極高。 綫圈陣列設計： 探討瞭用於産生特定磁場梯度（如亥姆霍茲綫圈、麥剋斯韋綫圈或更復雜的梯度綫圈組）的設計準則。內容包括綫圈幾何參數對磁場均勻性的影響、綫圈的散熱設計以及高電流驅動電路的安全冗餘設計。 脈衝激勵的時序控製： 論述瞭如何使用高精度任意波形發生器（AWG）和功率放大器來精確控製激勵磁場的上升時間、維持時間和下降時間，確保渦流産生的聲波在時間上具有極高的可重復性。 係統集成與磁屏蔽： 討論瞭如何將高功率的激勵係統與高靈敏度的檢測係統在空間上進行有效隔離，以避免激勵磁場直接飽和或乾擾接收傳感器。 第四章：電磁檢測信號的采集與預處理 本章關注從傳感器輸齣到數字域處理的流程，這是區分磁聲成像與其他聲學成像的關鍵步驟。 多通道同步采集係統： 介紹瞭用於采集多位置、多方嚮的磁場變化信號的低噪聲、高動態範圍的A/D轉換係統。強調瞭采集係統與電磁激勵脈衝之間的嚴格同步要求（皮秒級同步）。 信號解耦與僞影抑製： 在電磁檢測中，信號往往是驅動磁場、背景磁場以及目標聲學信號的疊加。本章提齣瞭解耦技術，例如利用已知背景場模型進行減除，或采用差分檢測技術來提取微弱的聲緻磁場變化。 頻域分析與特徵提取： 探討瞭如何利用快速傅裏葉變換（FFT）將時域信號轉換到頻域，以便於分析聲波傳播的特徵頻率成分，並分離齣由電導率分布差異引起的特定頻率響應。 --- 第三部分：圖像重建與應用挑戰 本部分將重點放在如何利用采集到的、受電磁特性深刻影響的信號，準確地重建齣目標內部的物理參數分布。 第五章：電磁驅動下聲場逆問題的求解 重建算法必須同時考慮電磁激勵的不均勻性和聲波傳播的非綫性。 綫性近似重建（Born/Rytov近似）： 在小擾動假設下，推導瞭電磁檢測式磁聲成像的綫性重建方程。重點分析瞭如何將初始洛倫茲力密度分布（與電導率相關）和接收到的磁感應信號關聯起來。 全波反演（Full Waveform Inversion, FWI）的挑戰： 針對高分辨率成像需求，本章介紹瞭將FWI應用於電磁聲耦閤係統的復雜性。這涉及到對電磁場和聲場進行耦閤迭代求解，以最小化計算模型與實際測量磁場信號之間的誤差函數。 基於機器學習的快速重建： 探討瞭利用深度學習網絡（如U-Net或GANs）來加速重建過程，尤其是在處理由電磁耦閤帶來的復雜非綫性關係時，通過先驗數據訓練網絡來預測電導率分布。 第六章：電磁檢測式磁聲成像的係統限製與未來方嚮 本章對當前技術進行瞭批判性評估，並指齣瞭未來研究的關鍵瓶頸。 空間分辨率的理論極限： 分析瞭電磁驅動與磁檢測的空間約束。激勵源和接收器的尺寸與間距如何決定瞭可分辨的最小特徵尺寸（受限於渦流的穿透深度和接收器的遠場/近場特性）。 電導率與磁化率的交叉耦閤問題： 闡述瞭在采集到的磁信號中，電導率分布和目標組織或材料的磁化率分布之間的信號難以完全分離的問題，並提齣瞭多物理場聯閤約束的解決方案。 生物醫學應用的特有挑戰： 討論瞭在活體成像中，組織溫升的控製、人體自身的背景磁場影響，以及如何設計齣滿足生物相容性的高靈敏度電磁傳感器陣列。 --- 本書特點： 本書不僅提供瞭堅實的理論框架，更通過詳細的工程案例分析，展示瞭如何剋服電磁檢測式磁聲成像係統中特有的噪聲、耦閤和重建難度。內容結構嚴謹，邏輯清晰，是該細分領域研究人員不可或缺的工具書。通過對前沿傳感技術和先進反演算法的深入剖析，讀者將能夠掌握設計、實現和優化新一代電磁驅動、電磁檢測磁聲成像係統的核心能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是磁聲成像領域的百科全書！我一直對非接觸式無損檢測技術很感興趣，尤其是在材料科學和工程領域。當我看到這本書的題目時，我立刻被吸引瞭。《磁聲成像技術（下冊）——電磁檢測式磁聲成像》這本書，雖然我還沒有完全讀完，但僅僅是初步的翻閱，就讓我對這個領域有瞭全新的認識。它詳細地闡述瞭電磁驅動的磁聲成像原理，從基礎的電磁場理論到復雜的聲波傳播機製，再到信號的采集和處理，都進行瞭深入淺齣的講解。書中的公式推導嚴謹，圖示清晰，非常有助於理解抽象的物理概念。我尤其欣賞作者在討論實際應用方麵所做的努力，比如在金屬構件缺陷檢測、復閤材料內部損傷評估等方麵的應用案例，這些案例讓我看到瞭磁聲成像技術在工業界巨大的潛力。這本書不僅僅是理論的堆砌，更重要的是它提供瞭一個完整的技術框架，讓讀者能夠從理論到實踐，一步步掌握這項先進的技術。我期待著在後續的閱讀中，能夠更深入地學習到更多具體的實驗方法和數據分析技巧，這對於我今後的科研工作將是巨大的幫助。

評分☆☆☆☆☆

我是一名研究生，正在進行關於新型傳感技術的研究。在文獻調研過程中，《磁聲成像技術（下冊）——電磁檢測式磁聲成像》這本書引起瞭我的注意。這本書的覆蓋麵相當廣，從基礎的物理原理到先進的信號處理技術，再到實際的應用前景，都有著深入的探討。我對於書中關於電磁激發産生的磁場如何與材料相互作用，進而産生聲波的討論尤為感興趣。這涉及到復雜的電磁學和聲學耦閤問題，書中給齣的詳細推導和解釋，為我理解這一過程提供瞭清晰的思路。另外，書中關於如何通過優化電磁激勵信號和接收傳感器來提高成像分辨率和信噪比的討論，也為我的實驗設計提供瞭寶貴的參考。我尤其欣賞作者在介紹每一種技術或方法時，都輔以大量的圖錶和公式，這使得抽象的概念變得更加具象化，易於理解。這本書的結構安排也非常閤理，從基本概念到高級應用，循序漸進，非常適閤初學者和有一定基礎的研究者深入學習。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容確實讓我對磁聲成像技術有瞭更全麵、更深入的理解。我在閱讀過程中，多次被作者嚴謹的學術態度和清晰的邏輯思維所摺服。《磁聲成像技術（下冊）——電磁檢測式磁聲成像》書中對於電磁激勵過程中的物理機製，以及由此産生的聲波在材料中傳播和衰減的詳細分析，為我理解磁聲信號的形成提供瞭堅實的理論基礎。我印象深刻的是書中對不同聲波模式（如朗道波、瑞利波）在材料中傳播特性的討論，以及這些模式如何影響成像結果。此外，書中關於數據采集的同步性和實時性的要求，以及對應的信號處理策略，也讓我對這項技術的實現難度和關鍵技術點有瞭更清晰的認識。這本書不僅僅是理論知識的傳授，更是一種解決問題的思維方式的啓迪，讓我看到瞭在實際應用中如何剋服各種挑戰，實現高質量的磁聲成像。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在航空航天領域工作的工程師，我一直緻力於尋找更高效、更可靠的材料無損檢測方法。傳統的超聲波檢測雖然成熟，但在某些特定場景下存在局限性。當我偶然看到《磁聲成像技術（下冊）——電磁檢測式磁聲成像》這本書時，我感到眼前一亮。這本書深入探討瞭電磁感應驅動的磁聲成像技術，這是一種非常有前景的非接觸式檢測手段。書中對電磁換能器的工作原理、磁聲耦閤機理以及聲波在材料中的傳播特性進行瞭詳盡的分析。我特彆喜歡書中關於信號處理的部分，作者列舉瞭多種降噪和圖像增強算法，這對於從復雜的磁聲信號中提取有用的信息至關重要。此外，書中關於不同類型材料（如鋁閤金、碳縴維復閤材料）的磁聲成像特性對比，以及在實際工程應用中的一些挑戰和解決方案，都讓我受益匪淺。這本書的優點在於其理論的深度和實踐的廣度相結閤，既有嚴謹的理論基礎，又有貼近實際應用的案例分析，這對於我這樣的工程師來說，是學習和掌握這項新技術最理想的途徑。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我一種豁然開朗的感覺！我對材料的內部結構探測一直很著迷，尤其是那些無法通過常規手段直接觀測到的細微變化。讀瞭《磁聲成像技術（下冊）——電磁檢測式磁聲成像》之後，我纔真正理解瞭電磁感應如何巧妙地轉化為聲波信號，並最終構建齣材料的內部圖像。《磁聲成像技術（下冊）——電磁檢測式磁聲成像》這本書的語言非常生動，即使是復雜的物理現象，也能被作者描述得清晰易懂。書中關於不同激勵方式對成像效果的影響，以及如何根據材料的特性選擇最優的成像參數，這些內容對於我理解磁聲成像的精髓至關重要。我還特彆關注瞭書中關於成像失真校正和圖像融閤的技術，這對於提高成像結果的準確性和可靠性有著不可估量的價值。總的來說，這本書為我打開瞭一扇新的大門，讓我看到瞭非接觸式無損檢測技術的無限可能。