仪器仪表学报

作者：周鲜成，李鹏飞，李 杰，李义方，他得安

单位：周鲜成,1. 湖南工商大学智能工程与智能制造学院,,李鹏飞,1. 湖南工商大学智能工程与智能制造学院,,李 杰,2. 华南理工大学电子与信息学院,,李义方,3. 复旦大学工程与应用技术研究院,,他得安,3. 复旦大学工程与应用技术研究院,

关键词：超声导波;长骨评价;宽带相干信号子空间;频散提取

基金：国家自然科学基金(12274094)、中国博士后科学基金(2022M720814)、湖南省研究生科研创新项目(CX20221181)资助

超声导波对长骨的生物力学特性敏感,已经广泛应用于长骨的健康评价。由于骨骼的高衰减特性,准确估计长骨中宽带相干导波信号的频散模式,进而准确反演长骨材料特征参数,是骨超声领域的一个研究热点和难点。本文提出了一种基于宽带相干信号子空间的导波波数估计方法,高精度提取导波频散模式;在此基础上,应用具有全局优化特性的蚁群算法从导波模式中估计长骨材料参数,成功实现了对长骨状况的定量评价。仿真和离体实验(2块仿真样本和2块离体牛骨)共同验证了方法的有效性,实验频散与参考频散之间的相对误差分别为3.52%,3.83%,3.35%,4.51%;对于离体牛骨,皮质骨厚度、纵波速度、横波速度估计值与参考值之间的平均相对误差分别为3.10%,0.11%,0.03%。综上,本文提出的方法为定量超声长骨评价提供了新的借鉴,也可应用于其他固体波导频散的高精度提取和结构健康表征。

来源：2024年第6期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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