長春理工大學李興廣獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉長春理工大學申請的專利一種基于改進型均衡優化算法的相控超聲聚焦優化方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120449609B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-05發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510947330.X,技術領域涉及:G06F30/23;該發明授權一種基于改進型均衡優化算法的相控超聲聚焦優化方法是由李興廣;李洋;蔡禹健;閆超楠;孟慶東設計研發完成,并于2025-07-10向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于改進型均衡優化算法的相控超聲聚焦優化方法在說明書摘要公布了:本發明屬于超聲波技術領域,尤其為一種基于改進型均衡優化算法的相控超聲聚焦優化方法,算法包括:混合粒子初始化;建立延時與幅值參數庫;劃分目標區域;建立目標函數;設置擾動系數與生成概率;迭代式評估參數適應度并擇優選擇;具體流程為:基于環境信息建立多物理場仿真模型;設置仿真數據,對超聲進行初步幅值和波形仿真,建立幅值參數庫和延時參數庫;運行改進型均衡優化算法通過混合粒子初始化智能選擇幅值參數庫和延時參數庫中的參數,迭代仿真并擇優輸出;根據輸出的延時和幅值參數運行仿真得到最終波形。本發明的方法可以協同超聲延時參數的優化與幅值參數的分配,通過可視化超聲聲束仿真,提升相控超聲在復雜環境下的聚焦能力。
本發明授權一種基于改進型均衡優化算法的相控超聲聚焦優化方法在權利要求書中公布了:1.一種基于改進型均衡優化算法的相控超聲聚焦優化方法,其特征在于:具體包括: S1:使用COMSOLMultiphysics有限元仿真軟件基于聲場的環境信息建立多物理場仿真模型; S2:設置超聲仿真頻率為1MHz,對相控陣中的陣元進行波形仿真,建立延時參數庫,對完整的相控陣進行幅值仿真,建立幅值參數庫; S3:利用ComsolLiveLinkforMatlab連接COMSOLMultiphysics有限元仿真軟件和MATLAB,使用MATLAB運行改進型均衡優化算法進行幅值及延時參數的初始化、迭代優化和輸出; 所述S3中使用MATLAB運行改進型均衡優化算法進行延時參數與幅值參數的選擇與設置,具體為一種混合粒子初始化、目標函數的建立、延時與幅值參數的迭代仿真和最優延時與幅值參數輸出的過程; 改進型均衡優化算法的改進具體包括: 混合粒子初始化模塊,混合使用隨機初始化與柯西初始化,其中隨機初始化占比80%,柯西初始化占比20%,利用隨機初始化與柯西初始化混合的方式在延時參數庫和幅值參數庫中初始化參數粒子; 目標函數模塊,通過ComsolLiveLinkforMatlab獲取超聲仿真數據,并設置目標位置的坐標為主瓣中心,設置X軸長半徑為0.5mm,Y軸短半徑為0.3mm的橢圓形區域為超聲聚焦的主瓣位置,其余位置為副瓣,索引并計算主瓣與副瓣區域的能量; 參數迭代仿真模塊,設置容量為5的優化候選池,利用目標函數對初始化的粒子進行適應度計算并將計算結果存入優化候選池,在下一輪迭代計算時,為上一輪粒子加入改進型擾動,再次計算并對比粒子適應度值,擇優更新優化候選池; 最優參數輸出模塊,參數迭代仿真完成后,將優化候選池中適應度值排名第四的粒子參數輸出,作為最優解; 所述S3的目標函數模塊,具體為,通過ComsolLiveLinkforMatlab獲得超聲波仿真數據,設置目標位置坐標為主瓣中心并劃分主瓣與副瓣區域,獲取主瓣位置與副瓣位置的能量進行計算得到聲壓,采用自適應權重分配的方式融合主瓣與副瓣的能量,得出能夠表征粒子適應度值的目標函數,所述目標函數及自適應權重為: o=-w1*mainLobe+w2*sideLobe 式中,o為粒子適應度值,w1為主瓣能量的權重,w2為副瓣能量的權重,mainLoba為主瓣聲壓能量,sideLobe為副瓣聲壓能量,ε為防除零因子; S4:使用COMSOLMultiphysics有限元仿真軟件,根據最優參數輸出模塊的延時與幅值參數運行仿真得到最終波形。
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