Корреляционные измерения теплового акустического излучения решеткой датчиков

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Для корреляционного измерения теплового акустического излучения использована решетка, состоящая из трех датчиков. Впервые получены все кросс-корреляционные функции для каждой пары датчиков. Измерения проведены при двух положениях источника (нагретого узкого тефлонового цилиндра), расстояние между которыми было равно половине пространственного периода кросс-корреляционной функции соседних датчиков. Измеренные корреляционные функции находились в противофазе, что соответствует рассчитанным корреляционным функциям теплового акустического излучения. Для перехода от корреляционных функций к температурному распределению суммированы пространственные кросс-корреляционные функции для соседних и для крайних датчиков в решетке. Корреляционный прием позволяет существенно повысить пространственное разрешение метода.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. А. Аносов

ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России; Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Email: granovsky_nikita@mail.ru
Russian Federation, ул. Трубецкая 8, стр. 2, Москва, 119991; ул. Моховая 11/7, Москва, 125009

Н. В. Грановский

ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России

Author for correspondence.
Email: granovsky_nikita@mail.ru
Russian Federation, ул. Трубецкая 8, стр. 2, Москва, 119991

Р. В. Беляев

Институт прикладной физики РАН

Email: granovsky_nikita@mail.ru
Russian Federation, ул. Ульянова 46, Нижний Новгород, 603950

А. В. Ерофеев

ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России; Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Email: granovsky_nikita@mail.ru
Russian Federation, ул. Трубецкая 8, стр. 2, Москва, 119991; ул. Моховая 11/7, Москва, 125009

А. Г. Санин

Институт прикладной физики РАН

Email: granovsky_nikita@mail.ru
Russian Federation, ул. Ульянова 46, Нижний Новгород, 603950

А. Д. Мансфельд

Институт прикладной физики РАН

Email: granovsky_nikita@mail.ru
Russian Federation, ул. Ульянова 46, Нижний Новгород, 603950

References

  1. Rieke V. MR thermometry // Interventional Magnetic Resonance Imaging. 2011. P. 271–288.
  2. Maass-Moreno R., Damianou C.A. Noninvasive temperature estimation in tissue via ultrasound echo-shifts. Part I. Analytical model // J. Acoust. Soc. Am. 1996. V. 100. № 4. P. 2514–2521.
  3. Hand J.W., Van Leeuwen G.M.J., Mizushina S., Van de Kamer J.B., Maruyama K., Sugiura T., Azzopardi D.V. and Edwards A.D. Monitoring of deep brain temperature in infants using multi-frequency microwave radiometry and thermal modelling // Physics in Medicine & Biology. 2001. V. 46. № 7. P. 1885.
  4. Bowen T. Passive remote temperature sensor system: пат. 4246784 США. 1981.
  5. Аносов А.А., Беляев Р.В., Вилков В.А., Дворникова М.В., Дворникова В.В., Казанский А.С., Курятникова Н.А., Мансфельд А.Д. Акустотермометрический контроль кисти человека при гипертермии и гипотермии // Акуст. журн. 2013. Т. 59. № 1. С. 109–114.
  6. Аносов А.А., Пасечник В.И., Исрефилов М.Г. Восстановление двумерного распределения внутренней температуры модельного объекта методом пассивной термоакустической томографии // Акуст. журн. 1999. Т. 45. № 1. C. 20–24.
  7. Hessemer Jr R.A., Perper L.J. Correlation thermography: пат. 4416552 США. 1983.
  8. Аносов А.А., Беляев Р.В., Вилков В.А., Казанский А.С., Курятникова Н.А., Мансфельд А.Д. Акустотермометрические данные о кровотоке и теплопродукции в предплечье при физической нагрузке // Акуст. журн. 2013. Т. 59. № 4. С. 539–544.
  9. Zernike F. The concept of degree of coherence and its application to optical problems // Physica. 1938. V. 5. № 8. P. 785–795.
  10. Есепкина Н.А., Корольков Д.В., Парийский Ю.Н. Радиотелескопы и радиометры. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1973. C. 19–22.
  11. Аносов А.А., Антонов М.А., Пасечник В.И. Измерение корреляционных свойств теплового акустического излучения // Акуст. журн. 2000. Т. 46. С. 28–34.
  12. Буров В.А., Дариалашвили П.И., Евтухов С.Н., Румянцева О.Д. Экспериментальное моделирование процессов активно-пассивной термоакустической томографии // Акуст. журн. 2004. Т. 50. № 3. С. 298–298.
  13. Yurchenko S.A., Dmitriev K.V. Reconstructing a Dynamic Change in an Object’s Temperature by Means of Acoustic Thermotomography // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2022. V. 86. № 1. P. 88–93.
  14. Миргородский В.И., Герасимов В.В., Пешин С.В. Экспериментальные исследования особенностей пассивной корреляционной томографии источников некогерентного акустического излучения мегагерцевого диапазона // Акуст. журн. 2006. Т. 52. № 5. С. 702–709.
  15. Вилков В.А., Кротов Е.В., Мансфельд А.Д., Рейман А.М. Применение фокусируемых антенн для задач акустояркостной термометрии // Акуст. журн. 2005. Т. 51. № 1. С. 81–89.
  16. Аносов А.А., Барабаненков Ю.Н., Сельский А.Г. Корреляционный прием теплового акустического излучения // Акуст. журн. 2003. Т. 49. № 6. С. 725–730.
  17. Weaver R.L., Lobkis O.I. Elastic wave thermal fluctuations, ultrasonic waveforms by correlation of thermal phonons // J. Acoust. Soc. Am. 2003. Т. 113. № 5. С. 2611–2621.
  18. Демьянов М.А. Корреляционный метод идентификации акустических источников с помощью многомикрофонных измерений // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 6. С. 638–646.
  19. Мансфельд А.Д. Акустотермометрия. Состояние и перспективы // Акуст. журн. 2009. Т. 55. № 4–5. С. 546–556.
  20. Аносов А.А. Одномерная обратная задача пассивной акустической термометрии с использованием уравнения теплопроводности: компьютерное и физическое моделирование // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 5. С. 562–570.
  21. Аносов А.А., Барабаненков Ю.Н., Казанский А.С., Лесс Ю.А., Шаракшанэ А.С. Обратная задача акустотермографии при корреляционном приеме теплового акустического излучения // Акуст. журн. 2009. Т. 55. № 1. С. 98–103.
  22. Аносов А.А., Шаракшанэ А.А., Казанский А.С., Мансфельд А.Д., Санин А.Г., Шаракшанэ А.С. Аппаратная функция широкополосного акустотермометрического датчика // Акуст. журн. 2016. Т. 62. № 5. С. 616–623.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Scheme of correlation reception of thermal acoustic radiation by an array of three sensors R1, R2, R3; 1, 2, 3 – sensor axes; S1, S2 – source positions, 2a – sensor diameter, D – distance between the centers of the sensors, z – distance from the receivers to the source, Δz – shift of the receiver in the direction of the acoustic axis of the system, x – axis along which the source was moved, Δx – source diameter , x0 – source shift.

Download (2KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Cross-correlation functions of thermal acoustic radiation obtained from sensors: (a) – R1, R2; (b) – R1, R3; (c) – R2, R3 at different positions of the source S1 and S2 (for the numbering of sensors and source positions, see Fig. 1).

Download (27KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Autocorrelation functions of thermal acoustic radiation of sensors R1, R2, R3 (for numbering see Fig. 1).

Download (21KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Spectrum obtained from the autocorrelation function of sensor R2 (1), from the cross-correlation function of R1 and R2 (2); difference between the spectra of sensor R2 with and without a source (3).

Download (24KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Calculated and measured cross-correlation functions of thermal acoustic radiation, obtained: (a) – for sensors R1, R2, source in the center (S1); (b) – for R1, R3, the source is shifted by 11 mm (S2); (c) – for R2, R3, source in the center (S1).

Download (49KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Measured spatial cross-correlation functions obtained for neighboring and outermost sensors R1 and R3 (1), R2 and R3 (2) and their sum (3). Calculated sum of cross-correlation functions (4). The calculated hardware function of the sensor (5) is also shown. Source in position S1.

Download (27KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences