Акустотермометрія біологічних об’єктів
| dc.contributor.author | Дрозденко, Катерина Сергіївна | |
| dc.contributor.degreedepartment | Кафедра акустики та акустоелектроніки | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | Факультет електроніки | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.date.accessioned | 2014-12-19T13:06:33Z | |
| dc.date.available | 2014-12-19T13:06:33Z | |
| dc.date.issued | 2014 | |
| dc.description.abstracten | The thesis for a candidate of technical sciences degree in the speciality 05.09.08 - Applied Acoustics and Audio Engineering. – National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2014. The thesis is devoted to development and experimental check of theoretical bases for focused acoustothermometer design, allowing to measure the internal temperature of biological object for carrying out diagnostics and control by a passive noninvasive method. In work analytical ratios of an biological objects acoustothermometry method for different designs of piezoelectric receiver are received. Influence of piezoelectric receiver design features on main parameters of acoustothermometer is investigated. Taking into account effect of a thermal acoustic radiation spatial filtration, efficiency of an elliptic acoustic lens using in a piezoelectric receiver is proved. The focused acoustothermometer block diagram with application of a piezoelectric receiver and the simulator of noise output signals electronic switching, which allows to measure the internal temperature of biological object a single-frequency single-channel method is offered. The model sample of acoustothermometer, which researching showed compliance of theoretical results to experimental data is developed. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.08 – Прикладная акустика и звукотехника. – Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Киев, 2014. Диссертация посвящена разработке и экспериментальной проверке теоретических основ для проектирования фокусируемого акустотермометра, позволяющего измерять внутреннюю температуру биологического объекта для проведения диагностики и контроля. В работе проведен аналитический обзор и сравнительный анализ пассивных неинвазивных методов измерения внутренней температуры. Показано, что акустотермометрия обладает лучшими характеристиками по пространственному разрешению и является более простой в технической реализации. Рассмотрен нулевой модуляционный метод приема слабых шумовых сигналов, исследованы функциональные узлы схемы, которая его реализует, указаны недостатки, устранение которых позволит измерять внутреннюю температуру с характеристиками, достаточными для биомедицинских приложений. Получены аналитические соотношения для коэффициента преобразования давление-напряжение и суммарного среднеквадратического напряжения на выходе пьезоприемника для его различных конструкций. Показано, что при введении согласующего слоя между пьезопреобразователем и исследуемым объектом суммарное напряжение на выходе пьезоприемника растет в основном за счет собственных тепловых шумов пьезопластины, что приводит к уменьшению отношения напряжений электрических шумов, связанных с принятым излучением и собственными шумами пъезопластины. В случае применения акустической линзы основной вклад в суммарное напряжение на выходе пьезоприемника дает коррелированная компонента теплового излучения из области фокуса. Исследована зависимость отношения точности определения внутренней температуры к пороговой от отношения импедансов четвертьволнового согласующего слоя и среды. Показано, что эта зависимость носит линейный характер и наилучшая точность, равная пороговой, достигается в случае применения пьезоприемника без согласующих слоев. Проанализированы аналитические соотношения для оценки эффективности сферической и эллиптической акустических линз в конструкции акустотермометра, которые показали, что с учетом эффекта пространственной режекторной фильтрации четвертьволновым согласующим слоем при одинаковых параметрах эллиптическая (безаберрационная) линза эффективнее сферической. На основании метода четырехполюсников получены амплитудно-частотные характеристики активной составляющей входного импеданса и передаточной функции пьезоприемника. Рассчитана пассивная фокусирующая система и оценены основные характеристики качества фокусировки – размеры фокальной области, коэффициент усиления по давлению, распределение звукового давления вдоль акустической оси. По результатам теоретических исследований сформулированы технические предложения относительно конструкции приемного акустического тракта и материалов его конструктивных единиц, позволяющие получить значения основных параметров акустотермометра, достаточных для биомедицинских приложений. Предложен подход к аналитическому расчету температурного поля внутри биологического объекта, позволяющий на основании решения уравнения теплопроводности по измеренной температуре восстановить распределение температуры по глубине. Определено влияние вида детектирования шумового сигнала в схеме акустотермометра на точность измерения внутренней температуры, а также рассмотрены особенности модуляции напряжения на выходе пъезоприемника, в результате чего внесены изменения в схему, реализующую нулевой модуляционный метод измерения слабых шумовых сигналов, и разработана структурная схема фокусируемого акустотермометра с применением электронной коммутации выходных сигналов пъезоприемника и имитатора шума. Преимуществом данной схемы является то, что она позволяет измерять внутреннюю температуру биологического объекта одночастотным одноканальным методом на глубине до 5 см с точностью 0,5°С, пространственной разрешающей способностью 1 мм в реальном масштабе времени. Создан макетный образец фокусируемого акустотермометра и поведено его экспериментальное исследование, в результате чего было получено подтверждение соответствия теоретических принципов, положенных в основу разработанной теории практической реализации. | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.08 – Прикладна акустика та звукотехніка. – Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", Київ, 2014. Дисертація присвячена розробці та експериментальній перевірці теоретичних основ для проектування акустотермометра з фокусуванням, який дозволяє вимірювати внутрішню температуру біологічного об’єкта для проведення діагностики і контролю пасивним неінвазивним методом. В роботі отримані аналітичні співвідношення метода акустотермометрії біологічного об’єкта для різних конструкцій п'єзоприймача, досліджено вплив конструктивних особливостей п'єзоприймача на основні параметри акустотермометра. З врахуванням ефекту просторової режекторної фільтрації теплового акустичного випромінювання доведено ефективність використання в п'єзоприймачі еліптичної акустичної лінзи. Запропоновано структурну схему 19 акустотермометра з фокусуванням із застосуванням електронної комутації вихідних сигналів п'єзоприймача і імітатора шуму, який дозволяє вимірювати внутрішню температуру одночастотним одноканальним методом. Розроблено макетний зразок акустотермометра з фокусуванням, дослідження якого показало відповідність теоретичних результатів експериментальним даним. | uk |
| dc.format.page | 23 л. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/9912 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 615.47 | uk |
| dc.title | Акустотермометрія біологічних об’єктів | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | candidate | uk |
| thesis.degree.name | кандидат технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.09.08 – прикладна акустика та звукотехніка | uk |