顾建飞，苏明旭，蔡小舒



基于COMSOL的超声层析成像仿真及图像重建

顾建飞，苏明旭，蔡小舒

(上海理工大学颗粒与两相流测量研究所，上海市动力工程多相流动与传热重点实验室，上海 200093)

为了验证三角形和四边形准则的二值逻辑反投影(Binary Logic Back Projection，BLBP)算法在超声层析成像重建过程中的可行性，以超声层析成像的重建区域中同时含有圆柱形和椭圆柱形障碍物为例，利用COMSOL对成像区域内存在障碍物的声场进行仿真，得到声场声压分布。然后，通过提取和处理所获取的声压分布，获得信号矩阵。最后，将信号矩阵代入二值逻辑反投影算法进行图像重建。仿真结果表明：当入射波的波长λ远小于障碍物的尺寸时，声衍射的现象并不明显。重建结果表明：两种准则在几何近似理论下可行，且四边形准则的效果优于三角形准则。

超声波；有限元；图像重建；超声过程层析成像

0 引言

在冶金、化工、电力等工业过程中经常出现两相流或多相流介质，例如在冶金行业的选矿厂、冶炼厂和矿山充填工艺生产过程中，常常要求对浆状的混合液中的固体(即金属)量进行测量，以利于成本核算、质量控制和金属回收。作为一种用以测量多相流流动的过程参数的技术，超声过程层析成像技术(Ultrasonic Process Tomography，UPT)在20世纪80年代中后期逐渐形成和发展起来，并受到各界的广泛关注[1-3]。层析成像的理论要求只有在投影角无限多，且每个投影角度下的投影线足够多的情况下才能获得对象的“精确重建”。……