CN101595396A

CN101595396A - 高分辨率超声位移测量的装置与方法

Info

Publication number: CN101595396A
Application number: CNA2007800308186A
Authority: CN
Inventors: 彭旗宇; 张立群
Original assignee: Rehab Tek
Current assignee: Rehab Tek
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2009-12-02
Also published as: US20070291591A1; WO2007149918A2; WO2007149918A3; US7535797B2

Abstract

高分辨率位移测量的超声波方法包括发射一对Golay互补序列或其他的互补序列，接收物体(或物体内某一区域)的回波，再对这对回波序列进行脉冲压缩。压缩脉冲输出的主瓣信号周围的剩余杂波信号被用来确定物体(或物体内某一区域)在这两个序列发射之间的位移。此外，物体(或物体内某一区域)的运动速度，物体厚度，物体应变，物体的弹性刚度，及粘性阻尼也可随后确定。

Description

高分辨率超声位移测量的装置与方法

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2006年6月20日提交的美国专利申请No.11/471,129的优先权。

技术领域

本发明涉及位移，速度，厚度和应变的非侵入测量，及其在医疗和工业应用。

传统的用于测量位移的脉冲回波(echo)技术中，发射超声波(雷达或声纳)，并从目标接收回波。通过比较两个回波之间的时移、频率变化或相位变化来测量位移。例如，传统的测量角膜厚度(约500纳米)超声方法根据来自角膜两侧的回波的两个峰值之间的时间间隔来获得角膜厚度。传统的超声血流速度测量方法将测量时域或频域中的多普勒频率变化。传统的超声波弹性的测量和成像通过时域或频域中的相关性来检测回波的时移，由此获得物体内的应变或位移。

基于传统的脉冲-回波技术的位移测量的分辨率受发射波的中心频率，回波的采样率和测量系统中的电子噪声所限制。对于现有技术而言，有必要克服这些限制，从而提高精确度，分辨率，响应率，灵敏度，抗噪音和速度。

发明内容

在以下所提供的详细阐述将展示本发明的适用的其他领域。以下提供的具体描述和例子，仅以阐述本发明为目的。本发明的实际应用并不仅限于此。

概括的说，本发明提供了一种以高分辨率确定物体或物体中的期望区域的位移的系统，并且所述测量对于噪声具有高鲁棒性。此系统包括发射一对Golay互补序列(GCS)，接收来自同一物体或物体的相同区域的两个回波，压缩脉冲和去除主瓣。通过压缩脉冲输出的主瓣周围的剩余杂波信号来得到两次发射之间的物体的位移。

发明的具体实现可以包括一个或几个以下特征。信号发生器电路产生Golay互补序列以控制波发射器装置。波发射器可以是超声波换能器、雷达天线或声纳发射器。来自物体目标区域的回波随后被接收器接收。在某些情况下，波发射器装置和接收装置可以是相同的装置。信号调整电路执行前置放大，回波衰减补偿，回波的带通滤波。模数转换器(ADC)将模拟回波采样为数字回波。数字信号处理装置或计算机执行脉冲压缩，主瓣去除，杂波收集和位移计算(图1)。

在另一个方面，本发明提供了一种确定物体或者物体中的期望区域的速度的系统。该系统包括发射一对GCS序列(A和B)。接收来自相同的物体或物体的相同区域的两个相应的回波。执行脉冲压缩和主瓣去除。然后，根据压缩脉冲输出的主瓣周围的剩余杂波来获得两个发射之间的物体或期望区域的位移。物体或期望区域的速度可从这两个发射之间的位移和时间间隔得到。

在另一个方面，本发明提供了一种确定物体或物体中的期望区域的厚度的系统。该系统包括发射一对GCS序列。然后接收来自同一物体或相同区域两侧的两个相应的回波，并随后进行脉冲压缩和主瓣去除。随后，通过压缩脉冲输出的主瓣周围的剩余杂波信号得到物体或期望区域的厚度。

在另一个方面，本发明提供了一种以高分辨率确定物体或物体中期望区域的应变的系统，并且所述测量具有高鲁棒性。该系统包括发射一对Golay互补序列。然后接收来自同一物体或物体的相同区域的两个相应的回波，并随后进行脉冲压缩和主瓣去除。通过压缩脉冲输出的主瓣周围的剩余杂波信号获得两个Golay发射之间的物体的区域或部分的应变。

在另一个方面中，本发明提供了一种以高分辨率和高鲁棒性的测量来对物体或物体的期望区域进行2维或3维位移映射的系统。该系统包括发射一对Golay互补序列。接收来自相同的物体或物体的相同区域的两个回波。然后，执行脉冲压缩和主瓣去除。然后，根据压缩脉冲输出的主瓣周围的剩余杂波信号获得两发射之间的物体区域的位移。随后，根据在2维或3维空间中不同位置处测量的位移获得位移的2维或3维映射。

在另一个方面中，本发明提供了对物体或物体的期望区域进行2维或3维速度映射的系统。该系统包括发射一对Golay互补序列。接收来自相同的物体或相同区域的相应的两次回波。然后，执行脉冲压缩和主瓣去除。然后，从压缩脉冲输出的主瓣周围的剩余杂波信号获得两发射之间物体或期望区域的位移。物体或期望区域的速度可随后根据这两个发射之间的位移和时间间隔导出。根据在2维或3维空间中的不同位置处测量的速度来获得速度的2维或3维映射。

在另一个方面中，本发明提供了以高分辨率和鲁棒性的测量对物体或物体的期望区域进行2维或3维应变映射的系统。该系统包括发射一对Golay互补序列。来自相同的物体或物体的相同区域的两个相应的回波接收。然后，执行脉冲压缩和主瓣去除。根据压缩脉冲输出的主瓣周围的剩余杂波信号获得两发射之间的散射体位移。物体或期望区域的应变随后由物体或期望区域的长度和位移导出。

一种数字信号处理装置或计算机，实施脉冲压缩，主瓣去除，杂波收集和位移计算。通过2维或3维空间中不同位置处测量的应变得出应变的2维或3维映射。

发明的各种不同方面可能提供一个或更多个以下特点。能够通过物体或物体中区域的位移，速度，厚度，应变导出物体或物体的某一区域的机械属性，如弹性刚度和粘性阻尼。

发明的上述以及其他特点，连同发明本身一起，可以通过下列图示，详细的描述和权利要求得到充分了解。

附图说明

图1是以Golay互补序列的杂波信号为基础的位移测量的一个简单图示。

图2是使用GCS脉冲压缩的示例。图3是物体运动对压缩脉冲的影响：(a)GCS A和GCS B之间物体不发生移动；(b)GCS A和GCS B之间物体移动7.5微米；(c)GCS A和GCS B之间物体移动15微米；(d)GCS A和GCS B之间物体移动30微米。

图4是在没有进行对数压缩的超声图像中组织运动的效应。图像尺寸大约是5毫米×5毫米。(a)GCS A和GCS B之间组织不发生移动；(b)GCS A和GCS B之间组织移动7.5微米；(c)GCS A和GCS B之间组织移动15微米；(d)GCS A和GCS B之间组织移动30微米。

图5是两个GCS激励之间的组织运动和被压缩脉冲的SCR之间的关系。用于模拟的换能器的中心频率f₀和-3分贝带宽η分别是10MHz和70％。GCS的长度N和宽度T_c分别是256和100纳秒。数字回波的采样率f_s是100MHz。

图6(a)示出了来自GCS A(实线表示)和GCS B(虚线表示)的回波的自相关的部分波形。虚线波形移动了GCS码宽度5/10。图6(b)示出了由不同时移所产生的杂波(GCS码宽度的1/10，2/10，3/10，4/10和5/10)。CGS的长度N是256。X轴是自相关函数的采样点n。

图7示出了不同回波噪声水平下的S_ac-位移曲线。仿真参数设定与图3相同。在每条曲线中，当位移d等于±7.5微米，±15微米，…，75微米时的S_ac值用星号标记。回波幅度被归一化为1。(a)：没有噪声；(b)～(f)：随机噪声均匀分布在间隔(-0.2，0.2)，(-0.4，0.4)，(-0.6，0.6)，(-0.8，0.8)和(-1，1)中。

图8示出了计算单个物体位移的算法流程。

图9示出了实际系统的分辨率。(a)实际的位移和基于杂波信号的测量之间的关系。(b)测量误差的分布的直方图。

图10示出了物体中的期望区域中的位移测量算法。

图11示出了预白化滤波器的系数(GCS的长度是256)。

图12示出了仿真中使用的散射体的分布。

图13示出了(a)GCS A的回波。(b)GCS B的回波。(c)被压缩的脉冲。(d)主瓣去除后获得的杂波信号。(e)解卷积的结果。(f)幅度归一和解调的结果。

图14示出了杂波(幅度归一后的结果)的幅度和直线电机控制的实际位移之间的关系。

图15示出了仿真散射体的设定。

图16示出了(a)GCS A的回波。(b)GCS B的回波。(c)被压缩的脉冲。(d)主瓣去除后获得的杂波信号。(e)解卷积的结果。(f)幅度归一的结果。

图17示出了(a)实际轴位移设定的绝对值，图16(f)所示波形的包络.(c)位移的仿真2维分布的图像。

具体实施方式

以下对优选实施例的描述本质上只是示意性的，并不是对本发明及其应用的限制。

本发明的实施例为医疗和工业应用中位移、速度、厚度以及应变提供了非侵入检测的技术。比如，发明中的系统可以在内部外部扰动下在活的有机体内检测内部的位移或应变，所述位移或应变与组织的弹性模量或刚度有关。为了测量位移，用一对互补序列激发超声换能器。在所示的实施例中，所使用的是Golay互补序列(GCS)，且受控的时间间隔与待测组织的位移以及超声在组织中的速度相关。来自组织的两个回波随后由相同或另一个超声换能器所接收。在一些情形中，回波需要被预先放大以补偿在组织中的能量损失。然后，模拟的回波由模-数转换器采样并传送到电子设备(微处理器、数字信号处理器或者FPGA)。计算机进行脉冲压缩，主瓣去除，杂波积累和位移计算的处理。

见图1，用于测量位移的系统10，包括待测对象11，波发射器和回波接收装置(换能器)12，编码激发的信号产生器13，前置放大器、滤波器和时间增益补偿(TGC)装置14，模/数转换器ADC 15，PC计算机或微处理器16。功能块16可包括编码激励，TGC和ADC时序控制17，回波A和B的脉冲压缩18，主瓣去除19，杂波收集20和位移计算21。

波发射器和回波接收装置(换能器)12是向目标产生超声波(或雷达，声纳)并接收来自目标的回波的换能器。用于编码激励的信号发生器13被配置为产生GCS对从而控制换能器。前置放大器、滤波器和TGC装置14被配置为进行前置放大、滤波和对衰减产生的回波能量损耗进行补偿。ADC 15被配置为将模拟回波转换成数字回波。PC计算机或微处理器16被配置为控制编码激励的时序、TGC和ADC17，对回波A和B 18进行脉冲压缩，主瓣去除19，杂波累积20，以及检测位移21。

Golay互补序列是指一对序列A(a₀，a₁，…，a_N-1)和B(b₀，b₁，…，b_N-1)。A和B的长度均为N。A和B的元素是-1或1。在所描述的实施例中，GCS具有如下特征：

c_j+d_j＝2N j＝0

(1)

c_j+d_j＝0 j≠0

其中c_j和d_j是GCS A和GCS B的自相关：

c_{j} = \{\begin{matrix} Σ_{i = j}^{i = N - 1} a_{i} a_{i - j} & j = 0, . . ., N - 1 \\ Σ_{i = 0}^{i = N - 1 + j} a_{i} a_{i - j} & j = - N + 1, . . ., - 1 \end{matrix} - - - (2)

d_{j} = \{\begin{matrix} Σ_{i = j}^{i = N - 1} b_{i} b_{i - j} & j = 0, . . ., N - 1 \\ Σ_{i = 0}^{i = N - 1 + j} b_{i} b_{i - j} & j = - N + 1, . . ., - 1 \end{matrix} - - - (3)

脉冲压缩是为了获得来自目标的陡峭(sharp)的回波所进行的数字信号处理环节。GCS A和GCS B被用来顺序控制换能器时，将来自同一物体的两个回波信号的自相关相加，就会获得一个非常陡峭的、通常称为压缩脉冲或主瓣的脉冲(见图2)。用于获得窄脉冲的自相关操作和相加操作被称为脉冲压缩。

经过脉冲压缩后可以获得陡峭的脉冲(也称为主瓣)。物体在GCS A和GCS B之间的时间间隔期间的位移在主瓣周围导致噪声(也称为杂波)并导致主瓣幅度减小。

图3显示了目标位移对脉冲压缩产生的影响。图3(a)显示了在GCS A和GCS B之间物体未发生移动时的压缩脉冲(两个自相关的相加)。在图3(b)、(c)和(d)中，物体分别在GCS A和GCS B之间移动了7.5、15和30微米。仿真中采用的换能器的中心频率f₀和-3分贝的带宽η分别为10MHz和70％。GCS的长度N和宽度T_c分别为256和100纳秒。回波采样率f_s为100MHz。

在2维超声图像中，杂波会在图像中导致图像失真。图4显示了未经过对数压缩的超声图像中的组织运动的影响。在图4(a)中，组织在GCS A和GCS B间没有移动。图4(b)，(c)和(d)显示了当组织在GCS A和GCS B之间分别移动了7.5、15和30微米时回波的求和后的互相关的幅度。图像大小约为5毫米×5毫米。

图5显示了在GCS A和GCS B激励之间物体运动和压缩脉冲的信杂比(SCR)之间的关系。在GCS A和B激励之间的物体的移动与压缩脉冲的SCR是相关联的。仿真中采用的换能器中心频率f₀为10MHz，-3分贝的带宽η为70％。GCS长度N和宽度T_c分别为256和100纳秒。回波采样率f_s为100MHz。

当两次回波(分别来自GCS A和GCS B)之间存在一定的时移时，这两个回波的自相关和就会产生杂波。杂波幅度与时移成正比。时移越大，杂波越强。图6(a)显示了来自GCS A和GCS B的回波自相关的部分波形，分别由实线和虚线表示。虚线波形移动了GCS码的5/10。图6(b)显示了不同时移量(GCS码宽度的1/10、2/10、3/10、4/10和5/10)所产生的杂波。GCS长度N为256。X轴为自相关函数的采样点n。

在传统的脉冲-回波方法中，一般通过两个回波之间的时移得到位移。计算时移的精度受噪声水平、换能器带宽和ADC采样率限制。

在本发明中，杂波(在传统的方法中作为噪声对待)幅度，取代了传统方法中的时移，被用来获得位移。换能器带宽和ADC的采样率对杂波幅度没有直接影响。由于脉冲压缩去掉了大部分白噪声，噪声对杂波也几乎没有影响。所以杂波的幅度是比时移更加鲁棒性的检测物体位移的方法。

物体位移与利用Golay编码激励(见图5)的压缩脉冲的SCR(信杂比)相关。然而，在实际系统中，SCR由于采样精度和噪声的限制而并不是可靠的物体位移测量方法。因此，使用新的参数S_ac来取代SCR来测量物体位移。S_ac是所有杂波绝对值的和。一般主瓣宽度与单脉冲的宽度相等，因此，

S_{ac} = Σ_{t = 0}^{t = L / 2 - l} | P_{c} (t) | + Σ_{t = L / 2 + l}^{t = L} | P_{c} (t) |

其中，P_c(t)是压缩脉冲。L是整个Golay序列/码的长度。l是单脉冲的宽度。

图7显示了不同噪声水平下物体位移与S_ac之间的关系，并且如果没有噪声，则位移测量分辨率几乎是无限的。白噪声只能对位移和S_ac之间关系产生偏置。图7显示了对于回波中不同噪声水平的S_ac-位移曲线。仿真中参数设定与图3相同。在位移等于d＝±7.5微米、±15微米、…、±75微米时的S_ac值由每条曲线中的星号标记出来。回波幅度被归一化为1。图7(a)显示无噪声情况。图7(b)～(f)中随机噪声均匀地分别在间隔(-0.2，0.2)、(-0.4，0.4)、(-0.6，0.6)、(-0.8，0.8)和(-1，1)之间。

图8显示了单个目标的位移测量算法，包括以下9个步骤：(1)回波A和B的脉冲压缩；(2)以范围从-10到10倍变化的采样间隔(步长为1)对回波A和B进行脉冲压缩；(3)计算杂波幅度绝对值的和；(4)找到杂波幅度绝对值和的最小值(P0)；(5)对于回波A和B脉冲压缩进行10倍插值；(6)以偏置从-1(P1)到1(P2)倍的采样间隔(步长为0.1)对回波A和B进行脉冲压缩；(7)找到杂波幅度绝对值和的最小值(P’0)；(8)对回波A和B的脉冲压缩进行100倍插值；(9)计算位移。

在单一目标的测量中，根据S_ac-位移曲线中直接得到位移。位移测量的有效范围由S_ac-位移曲线中的单调区间决定(图7中0～75微米)。可以通过将某一时移加到GCS B的回波从而将超出范围的位移调节到S_ac-位移曲线的单调区间中。

基于上述算法(图8)，用图1所示系统获取来自物体的实验数据并进行分析。实验中实际位移从1纳米到6微米。所有测量的误差的均值和STD为-5.76纳米±36.27纳米。在图9(a)中基于杂波信号的实际位移与超声测量的位移进行了比较。图9(b)为测量误差的直方图。

图10显示了对物体中期望区域进行位移测量的算法。该算法被分为三个部分：主瓣去除，匹配滤波和幅度归一化。

主瓣去除：主瓣去除的目的是把杂波信号从压缩脉冲中提取出来。如果GCS A和GCS B之间的时间间隔很短，则物体的期望区域中的位移可以被忽略。因此间隔时间很短的压缩脉冲只有主瓣，可以从具有长时间间隔的压缩脉冲中减去该间隔时间很短的压缩脉冲以去除主瓣。

解卷积：解卷积的目的是累积杂波能量并去除杂波混叠。采用预白化滤波器来提高解卷积的SNR。预白化的目的在于使信号包含所有频率的强度相等的分量。预白化滤波器使非白色信号转化成接近白色信号。这是通过预测器实现的。白化信号的方式是尝试根据前面样本的信息对样本n进行预测。如果我们把这一预测从实际样本n中减掉，则样本n只剩下了与其它样本不相关的样本部分。

预测器是使用AR模型设计的：

a_k是AR模型的系数。a_k可以依照Yule-Walker方程计算：

[\begin{matrix} R_{0} & R_{- 1} & \cdot \cdot \cdot & R_{1 - p} \\ R_{1} & R_{0} & R_{2 - p} \\ \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot \\ R_{p - 1} & R_{p - 2} & \cdot \cdot \cdot & R_{0} \end{matrix}] [\begin{matrix} a_{1} \\ a_{2} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ a_{p} \end{matrix}] = [\begin{matrix} R_{1} \\ R_{2} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ R_{p} \end{matrix}]

预白化滤波器的传递函数是：

H (z) = 1 - Σ_{k = 1}^{p} a_{k} z^{- k}

图11显示了GCS(N＝256)的预白化滤波器的系数。经过预白化后，匹配滤波器随即被应用于白色信号以产生解卷信号。

幅度归一化：幅度归一化的目的是把来自不同物体/散射体的回波的幅度进行归一化。“散射体”是散射传输波的分界面，由此至少返回一些回波。“目标”是指在物体中所选的研究区域，可以包含一个或多个散射体。杂波的幅度与位移和回波幅度成比例。通过幅度归一化，杂波幅度仅与位移成比例。

幅度归一化的方法是：(1)采用Hilbert变换对匹配滤波器的输出(信号M)和具有主瓣的原始压缩脉冲(信号C)进行解调；(2)将解调的信号M除以信号C。

进行两个计算机仿真以对图10中的算法进行验证。

在第一仿真中，采用10MHz，90％带宽的换能器。发射频率为10MHz。采样率为100MHz。码长度是128。发射128位码后开始对回波进行采样。在第一码和最后码的发射之间的回波是不可用的。由此产生了一段短的、无法检测的区域，被称为死区。本仿真中的死区为9.6毫米。沿着超声波束放置十个散射体(图12)。如图12所示，散射体之间的距离分别是：1.5毫米、2.25毫米、3.0毫米、3.75毫米、4.5毫米、5.25毫米、6.0毫米、6.75毫米和7.5毫米。从左至右，散射子的位移分别为0.75微米、1.5微米、2.25微米、3微米、3.75微米、4.5微米、5.25微米、6微米、6.75微米和7.5微米。来自各散射子的回波幅度分别为1.1、1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3和0.2。

图13显示了各个步骤仿真的结果。图13分别示出了：(a)GCS A的回波，(b)GCS B的回波，(c)压缩脉冲，(d)主瓣去除后获得的杂波信号，(e)解卷积的结果，(f)幅度归一化和解调的结果。

图14比较了杂波的幅度(幅度归一化后)和实际位移。图14表明幅度归一化的结果与实际位移成正比。

在第二仿真中，散射子被均匀地沿着扫描线分布，且散射子之间的间距为225μm。来自散射子的回波幅度与散射子的深度成指数关系。散射子的位移具有正弦分布，如图15所示。GCS编码激励和超声换能器的参数设置与第一仿真相同。

图16显示了各步骤仿真的结果。图16分别显示了：(a)GCS A的回波，(b)GCS B的回波，(c)压缩脉冲，(d)主瓣去除后获得的杂波信号，(e)解卷积的结果，(f)幅度归一化的结果。

图17中，对实际轴向位移设置的绝对值和图16(f)中所示波形的包络进行了比较。结果表明，图10中描述的算法可以测量物体期望原因(desired reason)的很小的位移(±0.75微米)。

如以上描述以及相应的插图所示，对示意性的实施例可以在未偏离本发明保护范围的前提下做出各种修改，因此以上描述和插图中所包含的内容应视为示意性而非限制。故当前发明的广度和范围不受以上任何示意性实施例的限制，而只由以下各声明及其等价物所定义。

Claims

1.一种用超声测量物体期望区域的位移的方法，包括：

发射两个互补的序列；

接收所述互补序列的回波；

对所述两个回波进行脉冲压缩；以及

根据压缩脉冲输出的主瓣周围的剩余杂波信号来获得两个发射之间的散射体的位移。

2.如权利要求1的方法，所发射的信号是一对Golay互补序列。

3.如权利要求1的方法，进一步包含自相关所述互补序列的步骤。

4.如权利要求1中的方法，其中根据所获得的位移获得以下至少其中之一：厚度，速度，应变，弹性刚度，和粘性阻尼。

5.如权利要求1的方法，其中通过散射体的运动产生所获得的位移。

6.如权利要求1的方法，其中回波是来自散射体的反射或散射波。

7.如权利要求1的方法，其中脉冲压缩包含回波GCS A(B)与GCS码A(B)的相关以及这两个相关的和。

8.如权利要求1方法，其中主瓣是压缩脉冲的主峰。

9.如权利要求1方法，其中剩余杂波信号是由两个回波的时移中的一个或由在两个GCS发射期间的散射体位移所产生的。

10如权利要求1的方法，进一步包含去除主瓣的步骤。

11.如权利要求9的方法，进一步包含杂波累积的步骤。

12.如权利要求11中的方法，其中杂波累积是累积杂波信号中的能量。

13.如权利要求11中的方法，其中使用预白化滤波器进行杂波累积。

14.如权利要求11中的方法，进一步包含匹配滤波以累积杂波信号的能量的步骤。

15.如权利要求1的方法，其中位移检测是根据杂波信号的幅度和时移之间的关系获得的。

16.如权利要求16的方法，其中通过重复插值来提高杂波信号的幅度和时移之间的关系的分辨率。

17.如权利要求1的方法，其中通过幅度归一化获得位移检测。

18.如权利要求17的方法，其中通过去除来自不同散射体的回波的幅度的影响来进行幅度归一化。

19.一种位移测量装置，用于测量选定物体中期望目标的位移，所述装置包括：

波发射器，被配置用于向所述目标发射能量；

接收器，被配置用于接收从所述目标反射的信号；

处理器，所述处理器被配置用于向所述波发射器提供两个互补的序列，以及所述处理器被配置用于根据来自所述两个互补的序列的反射或散射信号的主瓣周围的剩余杂波信号来测量目标的位移。

20.如权利要求19的装置，其中所述两个互补的序列是Golay互补序列。

21.如权利要求19的装置，进一步包含以下至少其中之一：信号产生器，前置放大器，滤波器，时间增益补偿电路和模拟数字转换电路，其与所述发射器或所述接收器中的至少一个操作地通信。

22.如权利要求21的装置，其中前置放大器、滤波器和时间增益补偿电路被配置用来放大回波，过滤噪声和补偿回波的能量损失。

23.如权利要求19的装置，其中所述处理器被配置用来控制换能器/接收器、前置放大器、滤波器、时间增益补偿电路和模拟数字转换电路的时序，并计算物体或物体的期望区域的位移。

24.如权利要求20的装置，其中所发射的信号是一对Golay互补序列A和B或者其他互补序列，以及互补序列A和B的自相关的和是德尔塔函数。

25.如权利要求19的装置，其中所述处理器进一步被配置为获得以下至少其中之一：厚度、速度、应变、弹性刚度和粘性阻尼。

26.如权利要求19的装置，其中所述处理器进一步被配置为获得由目标运动而产生的维度参数。

27.如权利要求19的装置，其中位移计算包括分析压缩脉冲输出的主瓣周围的剩余杂波信号。

28.如权利要求19的装置，进一步包含脉冲压缩。

29.如权利要求28的装置，其中所述脉冲压缩包含至少两个回波A(B)与GCS码A(B)之间的相关以及所述相关之和。

30.如权利要求19的装置，其中主瓣是压缩脉冲的主峰。

31.如权利要求19的装置，其中杂波是由两回波的时移产生的信号。

32.如权利要求19的装置，其中杂波是在两Golay互补序列发射期间的目标位移所产生的信号。

33.如权利要求19的装置，其中杂波分析包括主瓣去除，杂波累积，以及位移检测。

34.如权利要求19的装置，其中通过去除主瓣获得杂波信号。

35.如权利要求19的装置，其中进一步包括杂波累积。

36.如权利要求35的装置，其中杂波积聚包括预白化滤波器。

37.如权利要求35的装置，进一步包括匹配滤波以累积杂波信号的能量。

38.如权利要求33的装置，其中位移检测来自于累积的杂波信号。

39.如权利要求19的装置，其中位移检测来自于时移与杂波的关系。

40.如权利要求39的装置，其中通过重复插值来提高杂波信号的幅度与时移之间的关系的分辨率。

41.如权利要求19的装置，其中通过幅度归一化进行位移检测。

42.如权利要求41的装置，其中幅度归一化去除了来自不同物体或散射体的回波的幅度的影响。

43.如权利要求1的方法，进一步包括在脉冲压缩前时移GCS B的回波。

44.如权利要求1的方法，其中所述发射是雷达发射和声纳发射之一。

45.如权利要求19的装置，其中所述发射是雷达发射和声纳发射之一。