Измерение координат объектов в ультразвуковой эходиагностике методами синтезированной апертуры

• Автор: Тюрин, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Глава 1. Дискретные сфокусированные апертуры

в эхолокационной диагностике

1.1. Принцип и аналогии с задачами радиолоации

1.2. Сфокусированные апертуры

1.3. Модели дискретных сфокусированных апертур

для случая квазиточечного отражающего объекта

1.4. Предварительные оценки разрешающей способности и точности определения координат объекта эхолокации в

зоне Френеля

1.5. Оценка точности определения координат точечного

рассеивателя методом синтезированной апертуры

1.6. Оценка влияния разбросов параметров материала

1.7. Оценка погрешности определения координат квазиточечного объекта при наличии отражений от близкорасположенных объектов
1.8. Оценка разрешающей способности
1.9. Выводы по главе
Глава 2. Анализ потенциальной точности измерения координат объектов методами дискретной синтезированной апертурой
2.1. Принципы измерения координат объекта методом дискретной синтезированной сфокусированной
апертуры
2.2. Анализ потенциальной точности методами моделирования
2.3. Модель процесса и основные факторы, влияющие на
погрешность измерения координат
2.4. Стратегическое планирование
2.5. Тактическое планирование
2.6. Корреляционный анализ
2.7. Регрессионный анализ
2.8. Оценка степени влияния факторов на отклики
2.9. Выводы по главе
Глава 3. Методы повышения точности измерения координат
объектов эхолокации
3.1. Постановка задачи
3.2. Определение координат квазиточечного объекта при отсутствии точных данных о скорости волны
в среде
3.3. Результаты численного моделирования

3.4. Результаты численного моделирования
3.4.1. Пути ослабления влияния отражения
3.4.2. Причины возникновения и модель мешающих
отражений
3.4.3. Выбор коэффициентов Ап
3.4.4. Результаты численного моделирования
3.5. Влияние нестабильности частоты
3.6. Оценка эффекта повышения точности
3.7. Выводы по главе
Глава 4. Вопросы практической реализации предлагаемых методов повышения точности измерений координат объектов
4.1. Задачи практической реализации
4.2. Квази не прерывные и импульсно-когерентные сфокусированные апертуры
4.3. Выбор ращюнального числа элементов
сфокусированной апертуры
4.4. О требованиях к частотной стабильности при реализации обработки сигналов при УЗДО методами синтезированной апертуры
4.5. О возможностях обобщения полученных результатов на случай фокусированных приемо-передающих апертур
4.6. Реализация двухчастотного метода
4.7. Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников
Приложение

Ультразвуковая эхолокация - методы и технические средства получения информации о внутренней структуре различных объектов и сред путем использования явлений отражения, рассеяния и поглощения ультразвуковых колебаний [1]. Интерес к практическому использованию методов ультразвуковой эхолокации определяется тем, что она позволяет диагностировать оптически и радио непрозрачные структуры. Важным преимуществом ультразвуковой эхолокации является еще и то, что при низких интенсивных ультразвуковых колебаниях они безвредны для живых организмов. Поэтому методы ультразвуковой эхолокации получили широкое распространение в целях медицинской диагностики, включая ультразвуковую интроскопию (УЗИ), ультразвуковую доплерографию и ультразвуковую микроскопию [1-12] и др.
Другое важное направление применения ультразвуковой эхолокации - активная и пассивная гидролокация. Наиболыпе значение методы гидролокации имеют для военно-морских флотов и далее в данном тексте не упоминаются.
Наконец, чрезвычайно широкое распространение методы ультразвуковой эхолокации получили в различных задачах контроля материалов и изделий в промышленности, т.е. в задачах ультразвуковой дефектоскопии [13-30]. Техническая диагностика, основанная на использовании эхолокации, широко применяется:
• На транспорте для контроля не только оборудования, но и самих дорожных средств;
• В металлургии для контроля литых, кованных и катаных изделий;

модель которого можно получить только при значительных упрощениях (см. гл.1), затрудняющих проведение исследования с требуемой достоверностью. Поэтому нами выбран метод имитационного моделирования.
Влияние двух существенных недостатков имитационного моделирования, по сравнению с аналитическим, связанных с наличием методической ошибки и точечным характером представления результатов моделирования, можно уменьшить применением теории планирования экспериментов и статистической обработкой результатов имитационного моделирования. Применение теории планирования экспериментов позволяет получать результаты с заданной достоверностью при наименьших затратах, т.е. обеспечить нахождение методической ошибки в пределах заданного диапазона. Статистическая обработка результатов имитационного моделирования позволяет представлять результаты экспериментов в виде математических зависимостей.
Для обеспечения корректности результатов исследования, предлагается методика Г125. 126], состоящая из следующих этапов:
1. Выбор независимых переменных - факторов, и зависимых переменных -откликов.
2. Разработка имитационной модели и ее отладка.
3. Тактическое планирование имитационных экспериментов.
4. Стратегическое планирование имитационных экспериментов.
5. Корреляционный анализ результатов имитационного моделирования.
6. Обработка результатов имитационного моделирования (регрессионный анализ результатов имитационного моделирования).
7. Оценка степени влияния факторов на отклики.
При проведении имитационного моделирования принята концепция «черного ящика», суть которой состоит в абстрагировании от физической природы процессов, происходящих в объекте моделирования, и выдаче заключений о его поведении на основании независимых и зависимых переменных.
Задача имитационного моделирования поставлена как задача вычисления средних значений погрешностей определения координат в двумерном про-