Исследование пространственно-частотных свойств сигналов в ультразвуковых системах диагностики биологических объектов

• Автор: Бакшеева, Юлия Витальевна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 208 с. : ил.

Введение

Глава 1. Описание метода исследования и моделей . . .

1.1 Обобщенная модель канала распространения

1.2 Метод импульсных характеристик в акустике.

1.3 Описание моделей

1.3.1 Модель биологического объекта .

1.3.2 Модель ультразвукового преобразователя.

1.3.3 Модель зондирующего сигнала

Выводы по главе 1.

Глава 2. Исследование свойств системы ультразвуковой

преобразователь канал распространения.

2.1 Импульсная характеристика системы ультразвуковой преобразователь канал распространения
2.1.1. Нефокусированный ультразвуковой преобразователь
2.1.2. Ультразвуковой преобразователь с фокусировкой.
2.2 Система ультразвуковой преобразователь канал распространения как фильтр с пространственнозависимой частотной характеристикой
2.3 Применение импульсных характеристик системы ультразвуковой преобразователь канал распространения .
2.3.1 Исследование широкополосных сигналов при
распространении в зоне Френеля ультразвукового преобразователя.
2.3.2 Исследование распределения поля широкополосного
сигнала в зоне Френеля ультразвукового преобразователя . . Выводы по главе
Глава 3. Исследование слоя биологической ткани одной природы
как стационарной линейной системы
3.1 Импульсная характеристика слоя биологической ткани одной природы
3.2 Применение импульсной характеристики слоя биологической ткани одной природы
3.2.1 Исследование влияния слоя биологической ткани одной природы на широкополосный сигнал
3.2.2 Исследование влияния слоя биологической ткани одной природы на распределение поля широкополосного
сигнала в зоне Френеля ультразвукового преобразователя . 1 Выводы по главе
Выводы по работе.
Заключение.
Библиографический список.
Приложения.
Приложение 1. Импульсная характеристика системы
ультразвуковой преобразователь канал распространения для нефокусироваиного ультразвукового преобразователя
с непрерывной линейной апертурой
Приложение 2. Применение метода импульсных характеристик для расчета поля монохроматической волны в дальней зоне для излучателя с линейной апертурой
Приложение 3. Импульсная характеристика системы
ультразвуковой преобразователь канал распространения для ультразвукового преобразователя с непрерывной линейной апертурой при наличии фокусировки .
Приложение 4. Примеры расчетов широкополосных сигналов при распространении в зоне Френеля линейного ультразвукового
преобразователя
Приложение 5. Примеры расчетов распределения ноля в зоне Френеля линейного ультразвукового преобразователя с непрерывной апертурой при использовании широкополосных сигналов
Список использованных сокращений
АЧХ амплитудночастотная характеристика
БТОГ биологическая ткань одной природы
ВЧ высокочастотный
ИХ импульсная характеристика
КЧХ комплексночастотная характеристика
ПИХ пространствен ноимпульсная характеристика
ГПСЧХ пространственная комплексночастотная характеристика
ПП полоса пропускания
УЗ ультразвуковой
УЗП ультразвуковой преобразователь
УЗСД ультразвуковые системы диагностики
УКАО удельный коэффициент акустического ослабления
ФЧХ фазочастотная характеристика
ШДН ширина диаграммы направленности
Введение


Получено замкнутое аналитическое выражение для пространственной комплексночастотной характеристики системы УЗП канал распространения в фокальной плоскости для УЗП с линейной апертурой при наличии фокусировки. Показано, что это выражение одновременно описывает пространственную избирательность УЗП в фокальной плоскости для монохроматического сигнала. Получено замкнутое аналитическое выражение для комплексночастотной и импульсной характеристик слоя БТОП с затуханием. Показано, что слой БТОП с затуханием является пространственнозависимым фильтром нижних частот, ширина полосы пропускания которого обратно пропорциональна толщине слоя и величине УКАО. Выявлены основные особенности немонохроматического сигнала при распространении в зоне Френеля УЗП с линейной апертурой. Описаны основные виды и причины искажений зондирующего сигнала в канале распространения. Выявлены основные закономерности распределения поля в зоне Френеля УЗП с линейной апертурой при использовании немонохроматического сигнала. Получены оценки значений частоты и величины первого минимума АЧХ системы УЗП канал распространения для УЗП с линейной апертурой. Найдена связь между частотой первого минимума АЧХ системы УЗП канал распространения и положением побочных максимумов в распределении поля в зоне Френеля УЗП с линейной апертурой при использовании немонохроматического сигнала. Выявлены основные закономерности влияния БТОП с затуханием на немонохроматический сигнал при распространениив зоне Френеля УЗП с линейной апертурой. Показано, что характер искажений временной структуры немонохроматического сигнала слоем БТОП с затуханием зависит от формы огибающей сигнала при одинаковой ширине спектра. Получена оценка нижней границы коэффициента широкополосности, при которой импульсный сигнал с гауссовой огибающей подвергается искажениям в слое БТОП с затуханием независимо от толщины слоя и величины УКАО. Выявлены основные закономерности влияния БТОП с затуханием на распределение поля в зоне Френеля УЗП с линейной апертурой при использовании немонохроматического сигнала. Показано, что характер искажений распределения поля немонохроматического сигнала в зоне Френеля слоем БТОП зависит от формыогибающей зондирующего сигнала при одинаковой ширине спектра. Описан качественный характер этих искажений. Получены точные оценки смещения границы зоны Френеля, смещения побочных максимумов и расширения основного луча под действием БТОП с затуханием при использовании импульсного сигнала с гауссовой огибающей. Прикладная ценность полученных результатов обусловлена тем, что предложен универсальный инструмент, позволяющий исследователям, разработчикам УЗ медицинской техники и другим специалистам проводить анализ структуры сигналов и полей для УЗП любой конфигурации при использовании зондирующих сигналов произвольной формы для произвольной точки наблюдения или на произвольной дальности Для УЗП с линейной апертурой исследованы качественно, и описаны количественно основные закономерности и характер искажений немонохроматических сигналовв канале распространения и распределения поля широкополосных сигналов, в зоне Френеля. Выявлены дополнительные источники ошибок и ложных изображений на эхограмме. Это позволит разработчикам использовать результаты данного исследования непосредственно при проектировании новых УЗСД для улучшения разрешающей способности по глубине и в поперечном направлении, а также для формулировки и успешного решения новых задач, связанных как с улучшением качества и достоверности эхограмм, так и с реализацией алгоритмов, позволяющих осуществлять телегистологическую диагностику. Личный вклад автора. Данную работу автор выполнил самостоятельно при поддержке научного руководителя. В ходе работы автором было сделано публикаций, апробация работы проводилась на 6 научных и научнотехнических конференциях 5, , . По структуре диссертационная работа состоит из введения, трех глав с выводами, заключения, списка использованных источников 6 наименований и вспомогательного материала, представленного в пяти приложениях.