技術論文とプレゼンテーション

定量磁声电成像包含声场激励、感应电磁场检测等多个物理场的相互耦合过程。在COMSOL几何设置中，设置圆形水域作为超声声场的传播区域，水域边界设置完美匹配层用于吸收传播至边界的超声波，消除边界反射对检测信号的影响。同时，水域中设置矩形的探测区域和超声探头。在COMSOL材料设置中，水域的材料属性按默认真实值设置，探测区域的材料属性设置较高的电导率值(3 S/m)，用于产生感应电信号，再在探测区域中设置两个材料为水的孔洞形状，用于检测和成像。在COMSOL物理场设置中，分别设置压力声学，时域显式场，还有电流场和磁场。压力声学场负责在探头处产生超声波作为激励信号，电流场在矩形探测区域的边界设置电极用于检测激励下产生的电压信号，磁场设置为一个方向与超声传播方向、电极连接方向均垂直的静磁场，使物理场相互作用并产生可测量的感应电压信号。在COMSOL研究设置中，设置两个研究步骤，首先求解压力声学的时域声场，然后将求解结果作用于电流场和磁场进行多物理场耦合，在电极边界测量得到电压信号。将测量信号和声场分布数据在电磁互易定理的模型下，用定量磁声电成像算法对探测区域中的电参数分布进行定量成像。 最后，将成像重建出的互易电流密度、电导率分布与仿真中实际的分布进行对比验证。结果显式，互易电流密度两个方向分量的结构相似度(SSIM)达到0.955和0.995，电导率的SSIM为0.848，显示出较好的成像效果。