一種具有衍射抑制功能包絡(luò)幅值加權(quán)型小波變換處理器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及小波變換處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有衍射抑制功能包絡(luò)幅值加權(quán)型小波變換處理器。
【背景技術(shù)】
[0002]小波分析技術(shù)把信號處理理論的發(fā)展推進(jìn)到了一個新的時代，涉及相關(guān)方面的研究也很多，但都普遍存在一個共性問題:小波分析的算法比較復(fù)雜，而且是主要靠在計算機(jī)中完成的，因而編程工作量很大。也有一些研究人員嘗試?yán)糜布韺?shí)現(xiàn)小波變換，如VLSI超大規(guī)模集成電路、DSP數(shù)字信號處理器和聲表面波器件等。VLSI和DSP在小波變換方面起到了積極性的作用，也解決了許多實(shí)際問題，但由于目前技術(shù)還不夠成熟，而且價格昂貴，加之需要大量外圍器件及其有源性的特點(diǎn)，使其靈活性和普及性受到極大的限制。因而，一些科研人員正在努力尋找一種簡便的、性價比高的新方法進(jìn)行小波變換，以避免復(fù)雜的算法和繁瑣的編程，并致力于將小波變換制作成器件。朱長純、盧文科、魏培永等人首先提出了用聲表面波器件實(shí)現(xiàn)小波變換的方法(屬于模擬實(shí)現(xiàn)方法)，從而制作出了聲表面波式小波變換處理器。
[0003]目前現(xiàn)有文獻(xiàn)中的的聲表面波式小波變換處理器的輸入換能器絕大部分是叉指換能器，其指條包絡(luò)按照Morlet 二進(jìn)制小波函數(shù)包絡(luò)(即叉指換能器的指條長度與Morlet二進(jìn)制小波函數(shù)包絡(luò)幅值成正比)，通常稱為包絡(luò)加權(quán)。在聲孔徑較小的情況下，這種加權(quán)方式存在嚴(yán)重的衍射問題。
[0004]聲孔徑R較大(即R >> A，A為聲表面波的波長)時，聲表面波基本在菲涅爾區(qū)傳播，衍射問題基本可以忽略，其指條包絡(luò)可以直接按照Morlet 二進(jìn)制小波函數(shù)包絡(luò)加權(quán)設(shè)計。聲孔徑R較小時(即R< A)，存在有嚴(yán)重的衍射問題，其指條包絡(luò)設(shè)計時必須考慮衍射對器件頻響的影響。
[0005]為了解決衍射問題，現(xiàn)有文獻(xiàn)中聲表面波式小波變換處理器的輸入換能器大多采用指條面積加權(quán)或面積加權(quán)和包絡(luò)幅值加權(quán)相結(jié)合的混合加權(quán)型的叉指換能器，但采用這兩種方式的叉指換能器設(shè)計比較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種具有衍射抑制功能包絡(luò)幅值加權(quán)型小波變換處理器，解決了傳統(tǒng)聲表面聲表面波式小波變換處理器存在衍射的問題，以及輸入換能器采用指條面積加權(quán)型或包絡(luò)幅值加權(quán)和面積加權(quán)混合加權(quán)型的叉指換能器的器件體積過大的問題。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種具有衍射抑制功能包絡(luò)幅值加權(quán)型小波變換處理器，包括壓電基片，所述壓電基片的一端設(shè)有輸入換能器，另一端設(shè)有輸出換能器；所述輸入換能器將電信號轉(zhuǎn)換為聲表面波式小波變換信號，并輸出至所述輸出換能器，所述輸出換能器用于輸出電信號式小波變換信號，所述的輸入換能器采用BILR匹配校正方法后的小波函數(shù)包絡(luò)幅值加權(quán)，所述的輸出換能器為指條相等重疊、均勻周期的叉指換能器。
[0008]所述輸入換能器的指條長度是利用BLIR匹配校正方法分別對初選的小波變換處理器的孔徑、相位作多次迭代校正以補(bǔ)償所述小波變換處理器的衍射效應(yīng)后的指條長度。
[0009]所述BLIR匹配校正方法中的理想頻響是指將初選的小波變換處理器的孔徑、孔徑位置和相位代入聲表面波器件的δ模型所得到的輸出響應(yīng)函數(shù)。
[0010]所述BLIR匹配校正方法中的衍射頻響是指將初選的小波變換處理器的孔徑、孔徑位置和相位代入衍射場的拋物線模型而得到的輸出響應(yīng)函數(shù)。
[0011]所述輸入換能器的初選指條長度與Morlet小波函數(shù)的包絡(luò)幅值成正比。
[0012]有益效果
[0013]由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:本發(fā)明設(shè)計的聲表面波式小波變換處理器具有明顯的抑制衍射的功能和設(shè)計簡便，體積小的特性，適用于雷達(dá)、通訊、船舶、傳感器等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0014]圖1是利用BILR匹配方法校正后的叉指換能器的指條包絡(luò)示意圖；
[0015]圖2是利用BILR匹配方法對聲表面波式小波變換處理器進(jìn)行衍射補(bǔ)償?shù)牧鞒虉D。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0017]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種具有衍射抑制功能包絡(luò)幅值加權(quán)型小波變換處理器，如圖1所示，包括壓電基片4，所述壓電基片4的一端設(shè)有輸入換能器2，另一端設(shè)有輸出換能器3 ;所述輸入換能器2將電信號5轉(zhuǎn)換為聲表面波式小波變換信號7，并輸出聲表面波式小波變換信號7至所述輸出換能器3，所述輸出換能器3用于輸出電信號式的小波變換信號6，所述的輸入換能器2采用BILR匹配校正方法后的小波函數(shù)包絡(luò)幅值加權(quán)，所述的輸出換能器3為指條相等重疊、均勻周期的叉指換能器。
[0018]本實(shí)施方式中的聲表面波式小波變換處理器的輸出頻響可以分為不考慮衍射問題的理想頻響和考慮衍射問題的衍射頻響。其中，所述BLIR匹配校正方法中的理想頻響是指將初選的小波變換處理器的孔徑、孔徑位置和相位代入聲表面波器件的S模型所得到的輸出響應(yīng)函數(shù)。所述BLIR匹配校正方法中的衍射頻響是指將初選的小波變換處理器的孔徑、孔徑位置和相位代入衍射場的拋物線模型而得到的輸出響應(yīng)函數(shù)。
[0019]將采用傳統(tǒng)方法(與Morlet小波函數(shù)的包絡(luò)幅值成正比)設(shè)計的指條包絡(luò)幅值加權(quán)設(shè)計的聲表面波式小波變換處理器的輸入換能器的指條長度、指條位置和相位作為初始孔徑Y(jié)，并按以下步驟對孔徑進(jìn)行修正:
[0020](I)由初始孔徑Y(jié)計算待設(shè)計器件的理想頻響Hi，然后對Hi反傅里葉變換得到hi (t)，采樣得到Y(jié)i。顯然Y和Yi略有不同;
[0021](2)令 Y = Yi;
[0022](3)由孔徑Y(jié)計算衍射頻響Hd ；
[0023](4)對Hd反傅里葉變換得到hd⑴，進(jìn)而采樣得到Y(jié)d ;
[0024](5)修正各孔徑的大小。
[0025]Y n= y n+a (yin-ydn)，η = 1，2，…，N
[0026]其中，a為補(bǔ)償因子，一般取0.5。
[0027](6)令Y = Yd,重新計算衍射頻響Hd，其頻譜特性應(yīng)有所改善，如果仍然不能滿足要求，則返回步驟(4)。
[0028]利用該法設(shè)計具有衍射補(bǔ)償功能的聲表面波式小波變換處理器的輸入換能器的步驟如圖2所示，由此可見，所述輸入換能器的指條長度是利用BLIR匹配校正方法分別對初選的小波變換處理器的孔徑、相位作多次迭代校正以補(bǔ)償所述小波變換處理器的衍射效應(yīng)后的指條長度。
[0029]本實(shí)施方式中輸出換能器為指條相等重疊、均勻重疊的叉指換能器。
[0030]采用上述方式即可能夠制作出考慮衍射效應(yīng)后的指條包絡(luò)加權(quán)型聲表面波式小波變換處理器。
[0031]把多個上述的具有衍射抑制功能的聲表面波式單尺度小波變換處理器并聯(lián)連接就能夠得到多尺度的具有衍射抑制功能的聲表面波式小波變換處理器。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有衍射抑制功能包絡(luò)幅值加權(quán)型小波變換處理器，包括壓電基片，其特征在于，所述壓電基片的一端設(shè)有輸入換能器，另一端設(shè)有輸出換能器；所述輸入換能器將電信號轉(zhuǎn)換為聲表面波式小波變換信號，并輸出至所述輸出換能器，所述輸出換能器用于輸出電信號式小波變換信號，所述的輸入換能器采用BILR匹配校正方法后的小波函數(shù)包絡(luò)幅值加權(quán)，所述的輸出換能器為指條相等重疊、均勻周期的叉指換能器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有衍射抑制功能包絡(luò)幅值加權(quán)型小波變換處理器，其特征在于，所述輸入換能器的指條長度是利用BLIR匹配校正方法分別對初選的小波變換處理器的孔徑、相位作多次迭代校正以補(bǔ)償所述小波變換處理器的衍射效應(yīng)后的指條長度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有衍射抑制功能包絡(luò)幅值加權(quán)型小波變換處理器，其特征在于，所述BLIR匹配校正方法中的理想頻響是指將初選的小波變換處理器的孔徑、孔徑位置和相位代入聲表面波器件的S模型所得到的輸出響應(yīng)函數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有衍射抑制功能包絡(luò)幅值加權(quán)型小波變換處理器，其特征在于，所述BLIR匹配校正方法中的衍射頻響是指將初選的小波變換處理器的孔徑、孔徑位置和相位代入衍射場的拋物線模型而得到的輸出響應(yīng)函數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一所述的具有衍射抑制功能包絡(luò)幅值加權(quán)型小波變換處理器，其特征在于，所述輸入換能器的初選指條長度與Morlet小波函數(shù)的包絡(luò)幅值成正比。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有衍射抑制功能包絡(luò)幅值加權(quán)型小波變換處理器，包括壓電基片，所述壓電基片的一端設(shè)有輸入換能器，另一端設(shè)有輸出換能器；所述輸入換能器將電信號轉(zhuǎn)換為聲表面波式小波變換信號，并輸出至所述輸出換能器，所述輸出換能器用于輸出電信號式小波變換信號，所述的輸入換能器采用BILR匹配校正方法后的小波函數(shù)包絡(luò)幅值加權(quán)，所述的輸出換能器為指條相等重疊、均勻周期的叉指換能器。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)聲表面聲表面波式小波變換處理器存在衍射的問題，以及輸入換能器采用指條面積加權(quán)型或包絡(luò)幅值加權(quán)和面積加權(quán)混合加權(quán)型的叉指換能器的器件體積過大的問題。
【IPC分類】G06G7/195
【公開號】CN105117668
【申請?zhí)枴緾N201510451820
【發(fā)明人】盧文科, 劉守兵, 朱長純
【申請人】東華大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月28日