超声波是机械波的一种,由于具有生物安全性和能量传递的特性,广泛应用于超声无损检测以及生物医学领域。超声成像的原理是提取超声回波的特征值,超声系统使用超声换能器的压电效应作为信号检测和超声发射原理,因此换能器的性能对于超声系统是关键。需要多功能的检测平台对换能器的性能进行验证。超声换能器的波束特性和频率特性影响了成像分辨率,需要检测的参数包括中心频率、带宽、波束宽度、焦点位置等。针对这些检测内容,本文以超声显微镜为基础架构完成平台的搭建,文中详细分析了各个子模块的硬件构成、原理以及性能参数,据此提出优化方案。本系统在硬件性能上实现了采样频率125MHz,带宽100MHz,可以测量中心频率50MHz以下超声换能器中心频率,水听器功能频率测试范围0-30MHz,声场测量范围100*150*100mm,充分满足超声换能器多种测试的条件。本系统采用LABVIEW进行软件开发,添加了归零、运动检测等运动子模块功能,提高了人机工效。在采样编程中根据实时处理高频采样数据的需要,构建了两级生产者消费者结构,达到数据吞吐量实现快速采集和实时处理的效果,系统中的成功使用证明了该结构的有效性,可以在测量系统的软件编程中广泛使用。系统中实现超声检测和成像的功能为A-mode回波检测分析以及B-mode、C-mode和水听器扫描,并在多种功能上都进行了优化,显著提升了效果。本文在A-mode频谱分析的基础上,使用MATLAB编程验证了加窗和补零对于FFT过程减弱频谱泄露现象,改善平滑性的原理和效果;在B-mode功能使用了希尔伯特进行信号处理,学习讨论了希尔伯特变换的数学原理和编程实现,讨论了不同的扫描运动方案对成像的影响;C-mode功能包括表面成像和深度成像两种成像方式,本文根据超声传播特点,提出使用多种成像原理进行LABVIEW编程对回波信号处理;根据水听器原理,改进了传统方案中使用中心频率确定灵敏度的方案,提出一种瞬时声压还原算法对采样信号进行处理。由于数据量大、系统简单、实时性高的特点,在软件编程的过程中,内存的使用效率成为关注重点,本文根据LABVIEW的特点,编程验证了同址结构性能,总结多种数组处理编程结构,并找出其中的最优解,将优化结构集成到系统编程中,显著降低了内存使用,加快了程序运行速度提高了系统成像效率。在超声扫描成像与声场测试通用平台的应用验证中,验证了液体声学透镜新结构的性能和效果。这种新结构能够调整超声束形状和焦点位置,即时改变有效成像深度提升成像效果。综上所述,该通用平台能满足多种超声测试成像需求,支撑超声研究。