Експериментальні дослідження особливостей неінвазивної пасивної акустотермометрії біологічного об'єкта
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.192594Ключові слова:
ультразвук, акустотермометрія, внутрішня температура, п’єзоелектричний перетворювач, акустотермометр, теплове акустичне випромінюванняАнотація
Отримано експериментальне підтвердження можливості вимірювання внутрішньої температури біологічного об'єкта по тепловому акустичному випромінюванню з точністю не нижче 0,2 °C в реальному масштабі часу акустотермометром, що реалізує модифікований нульовий модуляційний метод. Розроблено макетний зразок одноканального пасивного неінвазивного акустотермометра з фокусуванням на основі пластинчатого п’єзокерамічного електроакустичного перетворювача, акустичної еліптичної лінзи і блоків двох серійних вольтметрів. Запропонована електронна комутація вихідних сигналів імітатора шуму та еквівалентної схеми п'єзоперетворювача, при якій опір генерує тепловий шум з інтенсивністю, рівною сумі інтенсивностей акустичного випромінювання біологічного об'єкту та власного шуму п'єзоперетворювача. Таке схемотехнічне рішення дозволило виключити зі схеми акустотермометра блок механічного модулятора (обтюратора), який дотепер використовувався в аналогах. При розробці оригінального блоку комутації та детектування для модуляції вхідного шумового сигналу було запропоновано використовувати ключовий режим роботи польових транзисторів з вбудованим п-каналом. Проведено розрахунок еквівалентних схем п'єзоприймача та імітатора шуму, що являють собою зв’язані контури зі смугою пропускання, в якій середній рівень шумової напруги визначається напругою шуму на частоті електричного резонансу п'єзоелемента. Доведено можливість використання макету одноканального неінвазивного акустотермометра з фокусуванням, побудованого по схемі, що реалізує модифікований нульовий модуляційний метод, для вимірювання шумових напруг в діапазоні від 5 до 30 мкВ. Оскільки процес виготовлення або експлуатації п'єзоелектричного перетворювача може призвести до відхилення його параметрів від теоретично розрахованих, була розроблена методика, що дозволяє виміряти амплітудно-частотні характеристики активної та реактивної складових електричного імпедансу. Проведено контроль якості складання п'єзокерамічного електроакустичного перетворювача з фокусуванням і отримана залежність напруги електричних шумів на електродах п'єзоелектричного приймача з фокусуванням від температури
Посилання
- Naida, S. A. (2002). Acoustothermometry of liquid objects using priezoelectronic receivers of megahertz range. Tehnicheskaya diagnostika i nerazrushayushchiy kontrol', 3, 41–48.
- Bowen, Т. (1987). Acoustic radiation temperature for noninvasive thermometry. Automedica (UK), 8 (4), 247–267.
- Anosov, A. A., Kazansky, A. S., Subochev, P. V., Mansfel’d, A. D., Klinshov, V. V. (2015). Passive estimation of internal temperatures making use of broadband ultrasound radiated by the body. The Journal of the Acoustical Society of America, 137 (4), 1667–1674. doi: https://doi.org/10.1121/1.4915483
- Anosov, A. A., Sharakshane, A. A., Kazanskii, A. S., Mansfel’d, A. D., Sanin, A. G., Sharakshane, A. S. (2016). Instrument function of a broadband acoustic thermometric detector. Acoustical Physics, 62 (5), 626–632. doi: https://doi.org/10.1134/s1063771016050018
- Anosov, A. A., Belyaev, R. V., Klin’shov, V. V., Mansfel’d, A. D., Subochev, P. V. (2016). Passive broadband acoustic thermometry. Technical Physics, 61 (4), 597–602. doi: https://doi.org/10.1134/s1063784216040058
- Anosov, A. A., Subochev, P. V., Mansfeld, A. D., Sharakshane, A. A. (2018). Physical and computer-based modeling in internal temperature reconstruction by the method of passive acoustic thermometry. Ultrasonics, 82, 336–344. doi: https://doi.org/10.1016/j.ultras.2017.09.015
- Drozdenko, E. S., Naida, S. A. (2009). O vliyanii detektirovaniya shuma na tochnost' izmereniya temperatury akustotermometrom. Elektronika i svyaz', 6, 62–67.
- Naida, S. A., Drozdenko, K. S. (2012). The modified scheme of deep temperature measurement zero modulation method. Systemy obrobky informatsiyi, 5, 47–52.
- Drozdenko, K. S. (2013). Single-channel focusable acoustothermometer for measuring the internal temperature of biological object. Radioelectronics and Communications Systems, 56 (4), 207–211. doi: https://doi.org/10.3103/s0735272713040067
- Agarwal, A., Lang, J. (2005). Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits. Morgan Kaufmann Publishers is an imprint of Elsevier, 1008.
- Bakshi, U. A., Godse, A. P. (2009). Analog And Digital Electronics. Technical Publications, 547.
- Kino, G. S. (1987). Acoustic waves: Devices, imaging, and analog signal processing. Prentice Hall, 601.
- Beranek, L. L., Mellow, T. J. (2012). Acoustics: Sound Fields and Transducers. Academic Press, 720.
- Preobrazovateli, antenny gidroakusticheskie. Metodiki izmereniya parametrov na ispytatel'nyh bazah predpriyatiya: RD 5.0542-86 (1990). Kyiv: Minsudprom.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Vitalii Didkovskyi, Sergey Naida, Oleksandr Drozdenko, Kateryna Drozdenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
