声扫描显微镜是工业检测及科研基础设备的重要分支是一项重要的科研基础技术,被广泛的应用在材料分析,生物医学,工业质量等多个领域中。当前的声扫描显微镜系统分辨率已经可以达到光学设备水平,然而,在显微镜自动聚焦环节国内外采用技术适应能力差,不能满足主流设备需求,成为阻碍声扫显微镜设备智能化的问题,因此,研发能够快速精准并且广泛应用的自动聚焦技术是具有研究意义的课题。本文主要研究提供一种运动控制平台与超声聚焦系统相结合的完整自动聚焦软件。软件整合不同学科技术将声学原理、数字信号处理、机械控制结合是主要难题。本文研究采用理论分析、建立模型与实际应用相结合的方法。可以实现一种符合声扫描显微镜自动精准聚焦需求,并且能够通过实际实验与模拟仿真验证自动聚焦系统可行性。由于涉及多学科,本文采用研发过程主要内容分章节叙述,从自动聚焦声学原理到搭建模型并结合实际信号构建自动聚焦算法再到机械运动控制及优化方式描写。其中作者工作主要分为三个部分组成:一、采用多元高斯声束叠加法仿真声源声场,通过仿模型计算出声源焦点位置。结合超声波回射波信号、声波透射系数、声波衰减等参数综合分析自动聚焦过程。二、根据自动聚焦原理推导聚焦过程公式并设计聚焦系统,采用优化快速傅里叶变换在声扫描显微镜中处理超声信号并绘制V(Z)曲线,根据声扫描显微镜系统参数指标、设计技术指标、系统架构图实现自动聚焦系统需求分析及设计。三、根据运动系统及控制原理推导数学公式分析相应曲线优化参数满足系统设计需求,并结合超声系统解决坐标量与超声量之间同步问题。应用反馈数据根据声学原理变换得到显微镜声扫描电压时序图。实现自动聚焦各个模块并结合硬件实现自动聚焦软件。本系统设计的声扫描显微镜能够成功实现自动聚焦并且满足实验精度需求,同时将自动聚焦系统应用实验平台中,为声扫显微镜实验提供自动化聚焦服务。