Излучатели ультразвука с одноканальным электрическим управлением параметрами фокальной области тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.06 ВАК РФ

Государственный научный центр Российской Федерации "Акустический институт имени академика H.H. Андреева"

На правах рукописи

он

ГЛАДИЛИН Алексей Викторович

Излучатели ультразвука с одноканальным электрическим управлением параметрами фокальной области

01. 04. 06 - Акустика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА - 2000

Работа выполнена в Государственном научном центре РФ "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева"

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Догадов A.A.

доктор физико-математических наук,

профессор

Казанцев В.Ф.

кандидат физико-математических наук,

доцент

Паврос С.К.

Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова

Защита диссертации состоится "71" OWXoS 2000г. в /Ч.ОО часов на заседании диссертационного совета Д 130.02.01 в ГНЦ РФ "Акустический институт имени академика Н. Н. Андреева" по адресу: 117036, г.Москва, ул. Шверника, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ "Акустический институт имени академика H.H. Андреева"

Автореферат разослан "26 " ^А^сСи/ 2000г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат физико-математических наук

Литвинов В.И.

Р с zc<

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Использование ультразвуковых колебаний в качестве эффективного средства исследования вещества и воздействия на него имеет более чем полувековую историю. В настоящее время на практике, прежде всего в медицине (в диагностике, в терапии различных заболеваний и в неинвазивной хирургии), а также в различных технологических процессах и при неразрушающем контроле широко используется ультразвук мегагерцевого диапазона частот. Фокусирование ультразвука позволяет локализовать воздействие и получить его уникальные режимы.

Для фокусирования ультразвука мегагерцевого диапазона частот используют излучатели с активным элементом из толщинно-поляризованных вогнутых пьезокерамических пластин. Их применение обусловлено высокой эффективностью преобразования энергии и фокусирования поля, простотой изготовления, надежностью и продолжительностью срока службы. Фокусирование ультразвука с помощью вогнутых пьезокерамических пластин позволяет получать интенсивности в области воздействия, достигающие тысяч и десятков тысяч Вт/см2 при интенсивности на поверхности излучателя, составляющей единицы Вт/см2.

Однако неизменность формы, размеров и положения фокальной области при заданных конструктивных характеристиках излучателей и частоте возбуждения ограничивает их использование. Если область, подлежащая воздействию, отличается по форме и размерам от фокальной области излучателя, то возникает необходимость его перемещений в процессе ультразвукового воздействия.

В этой связи актуальным является электрическое управление пространственно-временной структурой (ЭУ ПВС) создаваемых акустических полей, существенно расширяющее область применения

фокусированного ультразвука мегагерцевого диапазона частот. Такое управление осуществляется путем изменения по заданному закону распределения колебательной скорости по рабочей поверхности излучающей пьезопластины. Одноканальное управление распределением колебательной скорости по излучающей поверхности

поляризованных по толщине пьезопластин достигается при частотной модуляции напряжения их возбуждения и неравномерной толщине.

Изменение распределения толщины и радиуса кривизны фокусирующих пьезопластин в зависимости от угла их раскрыва при возбуждении частотномодулированным напряжением создает возможность одноканального электрического управления пространственно-временной структурой создаваемых полей, положением и размерами фокальной области.

Частотномодулированное напряжение возбуждения излучателей с ЭУ ПВС под действием изменяющейся акустической нагрузки подвергается модуляции по амплитуде. Это позволяет неинвазивно определять акустические параметры объекта воздействия в диапазоне частот модуляции.

Изменение положения фокальной области позволяет локально возбуждать направленные колебания во внутренних структурах объекта исследования.

Среди областей использования излучателей с неравнотолщинной пьезопластиной следует отметить: исследовательскую практику, использование в области диагностики и контроля, в медицине, технологии.

Целью работы является:

1. Исследование способов одноканального формирования фокусированного ультразвукового поля в мегагерцевом диапазоне частот с электрическим управлением пространственно-временной

структурой (ЭУ ПВС).

2. Математическое моделирование полей, создаваемых фокусирующими излучателями с ЭУ ПВС, и их экспериментальное исследование.

3. Исследование источников амплитудной модуляции, возникающей в частотномодулированном напряжении возбуждения фокусирующих излучателей с ЭУ ПВС и возможности ее использования для неинвазивного определения характеристик объекта воздействия.

4. Исследование возможности возбуждения низкочастотных направленных механических колебаний в глубине объекта воздействия с помощью излучателей с ЭУ ПВС.

5. Исследование возможности повышения точности наведения излучателей ультразвука с ЭУ ПВС на требуемую область воздействия.

6. Исследование физических принципов контроля акустического контакта излучателей ультразвука с ЭУ ПВС и объекта воздействия и разработка соответствующих устройств.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Обоснован новый метод одноканального электрического управления пространственно-временной структурой полей фокусирующих излучателей ультразвука.

2. Теоретически и экспериментально исследованы поля, создаваемые фокусирующими излучателями ультразвука с ЭУ ПВС. Получены динамические характеристики их управления.

3. Определены режимы возбуждения направленных механических колебаний во внутренних структурах объекта воздействия.

4. Исследованы информационные характеристики канала неинвазивного измерения параметров внутренних структур объекта воздействия. Определены их предельные значения.

Практическая ценность результатов работы.

Одноканальное электрическое управление пространственно-временной структурой полей фокусирующих излучателей ультразвука обеспечивает вариацию размеров и положения их фокальной области. Изменение положения фокальной области соизмеримо с ее размерами и достаточно для решения ряда практических задач.

Определены характеристики канала неинвазивного контроля параметров объекта воздействия, образующегося при использовании излучателей с ЭУ ПВС. В этом канале совмещены цепи воздействия и измерения его результатов, чем исключаются погрешности установки, наведения и взаимного рассогласования.

Исследована возможность повышения точности наведения источника ультразвука на область воздействия.

Показана возможность возбуждения с помощью фокусирующих излучателей ультразвука с ЭУ ПВС направленных локальных механических колебаний в глубине объекта воздействия и как следствие-расширения диагностических возможностей соответствующей ультразвуковой техники.

Исследованы физические принципы построения устройств контроля акустического контакта излучателей ультразвука с объектом воздействия и предложены варианты технических решений.

Отработана методика изготовления фокусирующих излучателей с ЭУ ПВС, позволяющая использовать для их изготовления существующее оборудование и оснастку.

Предложенные способы электрического управления пространственно-временной структурой полей фокусирующих излучателей ультразвука позволяют повысить точность наведения источника ультразвука на область воздействия непосредственно во время воздействия и после него, создавать новые средства для применения в диагностике и терапии, а также для повышения эффективности различных

технологических процессов и совершенствования средств неразрушающего контроля.

Результаты проведенных исследований изложены в 4 отчетах по итогам научно-исследовательских работ, в выполнении которых участвовал автор.

Апробация работы и публикации.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: VI сессии Российского акустического общества "Акустика на пороге 21 века" (Москва, 1997); XLVI юбилейной научно-технической конференции МИРЭА (Москва, 1997); XLVIII научно-технической конференции МИРЭА, 2 доклада (Москва, 1999); научных семинарах ГНЦ РФ "АКИН". Полученные результаты изложены в семи опубликованных работах и в четырех научно-технических отчетах.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации составляет 133 страницы машинописного текста, из них основного текста 117 страниц. Работа содержит 58 рисунков и 3 таблицы. Список литературы содержит 71 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, излагается современное состояние проблемы, приводится краткое содержание диссертации по главам, показываются области практического использования результатов.

Первая глава носит обзорный характер. Она посвящена описанию способов фокусирования ультразвука мегагерцевого диапазона

частот, методике расчета фокусирующих излучателей ультразвука с пьезопластинами постоянной толщины и анализу возможных способов электрического управления полем таких излучателей .

В 1.1 описаны и проанализированы основные способы фокусирования ультразвука мегагерцевого диапазона частот. Показано, что по основным показателям: высокая эффективность фокусирования, простота изготовления, возможность одноканального управления применение фокусирующих излучателей с активным элементом из толщинно-поляризованной вогнутой пьезокерамики является наиболее предпочтительным для ряда приложений.

В 1.2 приведена методика расчета акустического поля, создаваемого сферически вогнутой пьезопластиной равномерной толщины при равномерном распределении колебательной скорости по ее рабочей поверхности. Расчет поля производится по формуле Рэлея, определяющей потенциал скорости Ф в произвольной точке акустического поля через колебательную скорость и, заданную на излучающей поверхности Я:

где к- волновое число, г- расстояние между точкой на излучающей поверхности и точкой (), в которой вычисляется потенциал.

Фокальная область такого излучателя имеет форму эллипсоида, большая ось которого совпадает с направлением излучения. Ее положение и размеры однозначно зависят от фокусного расстояния Г, радиуса раскрыва а пьезопластины и резонансной частоты возбуждения.

В 1.3 анализируется возможность электрического управления пространственно-временным распределением поля равнотолщинной сферически вогнутой пьезопластины путем ее возбуждения напряжением с изменяющейся в малых пределах частотой и возбуждения на гармониках резонансной частоты.

- (кг'

Ф

Показано, что качание частоты возбуждения в небольших пределах (до ±5%) позволяет, сохраняя практически неизменным положение основного

фокального максимума, получать относительное смешение вторичных пиков давления в ноле за пределами фокальной области. Распределение модуля акустического давления вдоль осп фокусирующего излучателя для трех частот напряжения возбуждения представлено на рис. 1.

0,5

II ?5

г- />(1+о 05/

fi

/ к

^Л I ÛO-0.0J) j %

www

20 40 60 80 100 2>мм

Рис. 1. Распределение относительной величины модуля давления вдоль оси излучателя (диаметр 45 мм, радиус кривизны 75мм) при изменении частоты возбуждения (основная частота /0=880 кГц) в малых пределах (±5%).

При возбуждении излучателя на гармониках резонансной частоты происходит уменьшение размеров фокальной области.

Результаты расчета изменения длины и диаметра фокальной области для пластин с разными соотношениями ЫБ представлены на рис. 2.

lg, ММ

dj,, мм

1_ ЬезснЬнснаячас \/| _ Третья гарь tora оника

Пятая гар ланика

- /

0.6 a/F

0.8

Рис. 2. Зависимость длины 10 и диаметра d0 фокальной области от частоты напряжения возбуждения (резонансная частота - 880 кГц) для пластин с разными соотношениями a/F.

При возбуждении на гармониках происходит лишь незначительное, по сравнению с продольным размером фокальной области, перемещение максимума давления к геометрическому фокусу, фокусировка в фокальной области за счет уменьшения ее размера существенно увеличивается. Таким образом, возбуждая фокусирующий излучатель на резонансной частоте и ее гармониках, можно дискретно изменять размеры фокальной области при неизменном отношении ее продольного и поперечного размеров.

Делается вывод о невозможности одноканального электрического управления пространственно-временным распределением полей, создаваемых равнотолщинными пьезопластинами, в пределах, соизмеримых с соответствующими размерами фокальной области.

В 1.4 рассмотрены варианты возбуждения равнотолщинных плоских пьезоэлектрических пластин при делении их поверхности на участки (секторные и кольцевые) и раздельном возбуждении каждого из них. Такое решение известно и представляет собой частный случай ультразвуковых фазированных антенных решеток. При соответствующем электрическом управлении такие излучатели позволяют создавать поле с требуемыми распределениями. Основным недостатком такого решения является многоканальность цепей возбуждения и управления (поскольку ширина колец и средняя ширина секторов должны быть соизмеримы с длиной волны ультразвука в пьезоматериале), сказывающаяся в существенном усложнении и удорожании соответствующей аппаратуры.

Во второй главе исследуется формирование фокусированных ультразвуковых полей неравнотолщинными пьезопластинами с одноканальным электрическим управлением пространственно-временной структурой.

В 2.1 показано, что частотнозависимое возбуждение фокусирующих пьезопластин с неравномерной толщиной, исследованных

в работах А. X. Вопилкина, может быть положено в основу создания одноканапъных излучателей ультразвука с электрически управляемой пространственно-временной структурой создаваемых полей. При этом возможно построение следующих типов фокусирующих излучателей, обеспечивающих: качание фокальной области (в направлении, перпендикулярном распространению ультразвука), перемещение фокальной области (в направлении распространения ультразвука), вращение фокальной области (относительно направления распространения ультразвука).

В 2.2 приводится описание сферически вогнутой неравнотолщинной пьезопластины, обеспечивающей качание фокальной области при частотнозависимом возбуждении. Показано, что такая пьезопластина может быть образована при относительном смещении центров внутренней и внешней поверхностей, имеющих сферически вогнутую форму, в направлении, перпендикулярном направлению распространения ультразвука. Этим достигается требуемое распределение толщины пьезопластины в пределах рабочей поверхности. Приведены результаты выполненных на ЭВМ расчетов распределения акустического поля, создаваемого такой пьезопластиной. Для пьезопластины с типичными параметрами (диаметр 45 мм, радиус кривизны 75 мм) распределение интенсивности акустического поля (по уровню -3 дБ), представленное на рис. 3, отражает качание фокальной области относительно оси Z в направлении оси X. Наибольшая амплитуда этого качания IIк составляет около 5 мм. Это совпадает с результатами измерения акустического поля, создаваемого экспериментальным образцом излучателя с пластиной, обеспечивающей качание фокальной области.

В 2.3 приводится описание пьезопластины, обеспечивающей, при частотнозависимом возбуждении, перемещение фокальной области (вдоль направления распространения ультразвука). Такая пьезопластина

Х.иж

20'

10-

-10-

-20-

820 кГ 1

94 ОкГ 1

мм —

20

40

Б0

ео

100

Рис. 3. Распределение интенсивности акустического поля в плоскости ХОХ (по уровню -3 дБ), создаваемого пьезопластиной, обеспечивающей качание фокальной области (в диапазоне частот от 820 кГц до 940 кГц с шагом 10 кГц).

имеет гиперболические внешнюю и внутреннюю поверхности с различающимися параметрами, зависящими от требуемого диапазона перемещений фокальной области. Приводятся результаты выполненных на ЭВМ расчетов распределения акустического поля, создаваемого пьезопластиной диаметром 45 мм, обеспечивающей перемещение фокальной области. На рис. 4 представлено распределение интенсивности

X, мм (од

2.5

оо

•2,5 ■10

94 1 кГц 880 кГц . 820 к! ц

ТТп

Ъ, мм

Рис. 4. Распределение интенсивности акустического поля в плоскостях Х02 и \'02 (по уровню —3 дБ), создаваемого пьезопластиной, обеспечивающей перемещение фокальной области (в диапазоне частот от 820 кГц до 940 кГц с шагом 60 кГц).

акустического поля в плоскостях XOZ и YOZ (по уровню -ЗдБ), создаваемого пьезопластиной, обеспечивающей перемещение фокальной области. Результаты расчета показывают, что амплитуда перемещения центров фокальных областей вдоль направления распространения ультразвука соизмерима с продольным размером фокальной области (более 15 мм).

В 2.4 приведено описание двух вариантов пьезопластин, обеспечивающих вращение фокальной области (относительно направления распространения ультразвука).

В 2.5 определяется диапазон рабочих частот фокусирующих излучателей ультразвука с ЭУ ПВС. Излучаемая акустическая мощность определялась по силе радиационного давления на мишень - поглотитель, помещенный в поле излучателя. Результаты показывают, что рабочий диапазон частот исследованных излучателей с ЭУ ПВС существенно шире рабочего диапазона частот фокусирующего излучателя с равномерным распределением колебательной скорости, изготовленного из пьезокерамики того же типа. Равномерность зависимости излучаемой мощности от частоты указывает на хорошую согласованность относительного приращения толщины пьезопластин и ширины частотного диапазона.

В 2.6 представлена методика экспериментального определения диапазона частот модуляции частотномодулированного напряжения возбуждения излучателей с ЭУ ПВС. На рис. 5 приведена структурная схема экспериментальной установки. Использовался излучатель с центральной частотой 880 кГц, обеспечивающий качание фокальной области; приемник размещался на границе области качания. Верхняя граница диапазона частот модуляции определяется по частотной зависимости коэффициента возникающей амплитудной модуляции принимаемого сигнала.

д.

Рис. 5. Структурная схема экспериментальной установки для определения максимальной частоты модуляции излучателей с ЭУ ПВС. Обозначения: ГМЧ-генератор модулирующей частоты, УЗГ- модулируемый ультразвуковой генератор, В1- вольтметр /, ИКЧМ- измеритель коэффициента частотной модуляции, Ч- частотомер, УС- усилитель, АД- амплитудный детектор, ФНЧ-фильтр нижних частот, В2- вольтметр 2, ОСЦ- осциллограф, ВЗ- вольтметр 3, Изл- излучатель, Пр- приемник, Б- акустически заглушённый бассейн.

Зависимость коэффициента амплитудной модуляции МАМ от модулирующей частоты Рмад частотномодулированного напряжения возбуждения излучателя с приведенными параметрами (для значений коэффициента частотной модуляции тчм, равных 0,33%; 0,66%; 1%) представлена на рис. 6, откуда следует, что диапазон частот модуляции при электрическом управлении пространственно-временной структурой создаваемого фокусированного поля ограничен пределом до 10 кГц. Там же отмечена область проявления паразитной амплитудной модуляции с коэффициентом МцАм-

0.33% \ \

МПАМ

1000

10000 Рмол. Гц

Рис. 6. Зависимость коэффициента амплитудной модуляции от частоты модуляции напряжения возбуждения (при коэффициенте частотной модуляции тчм, изменяющемся в пределах 0.33...1.0%) излучателя с ЭУ ПВС, обеспечивающего качание фокальной области.

В третьей главе диссертации приводятся результаты экспериментальных исследований ультразвуковых полей излучателей с ЭУ ПВС, возбуждаемых частотномодулированным напряжением, и анализа причин возникновения его амплитудной модуляции.

В 3.1 приведены результаты визуализации фокусированных ультразвуковых полей, создаваемых излучателями с ЭУ ПВС, средствами медицинской УЗ диагностики. Определены режимы, обеспечивающие требуемые характеристики визуализации создаваемых ультразвуковых полей. Эти режимы положены в основу разработки новой методики наведения источников ультразвуковых полей на требуемую область воздействия с помощью ультразвуковой диагностической аппаратуры. Приведены результаты экспериментальной проверки этой методики.

При возбуждении фокусирующих излучателей с ЭУ ПВС частотномодулированным напряжением непосредственно в глубине объекта воздействия возбуждаются направленные механические колебания. Возбуждение колебаний среды под действием полей с

изменяемой пространственно-временной структурой может быть использовано для расширения возможностей известного метода у.чыраинукотш диагностики ("ЗопоекьНсНу"), основанного па анализе отклика внутренних структур объекта исследования па низкочастотное колебание.

В 3.2 исследуются причины возникновения амплитудной модуляции частотномодулированного напряжения возбуждения излучателей с ЭУ ПВС. Для этого в фокальную область излучателя (рис, 5) помещалась однородная отражающая поверхность, а вход амплитудного детектора подключался к клеммам излучателя. В результате анализа спектра выходного напряжения амплитудного детектора при возбуждении излучателя частотномодулированным напряжением (с частотой модуляции 1 кГц) (рис. 7) установлено преобладание в нем первой и второй гармоник частоты модуляции. Их соотношение изменяется с изменением коэффициента частотной модуляции. Показано, что основной причиной появления гармоник является перемещение фокальной области относительно отражающей поверхности.

Модуляция с коэффициентами: ^ГсаИ.дЕ ......т=0.8%

Рис. 7. Спектр выходного напряжения амплитудного детектора при возбуждении излучателя напряжением с частотой модуляции 1 кГц и различными коэффициентами частотной модуляции тцМ.

По соотношению первой и второй гармоник могут выбираться режимы работы излучателей, при которых перемещения фокальной области ограничены задаваемыми условиями (больше или меньше четверти длины волны). Зависимости напряжений первой и второй гармоник от коэффициента частотной модуляции для излучателя, обеспечивающего перемещение фокальной области, представлены на рис.8.

игарм., дБ

-первая гармоника

-5

-ю

-15 -20 -25 -30 -35 -40 -45 -50 -55 -60

.......-вторая га эмоника

.........

.........■"'

2.0

2,5

шчм, %

Рис. 8. Зависимости напряжений первой и второй гармоник от коэффициента частотной модуляции для излучателя, обеспечивающего перемещение фокальной области.

Приводится методика расчета амплитудной модуляции частотномодулированного напряжения возбуждения пьезоизлучателя, появляющейся вследствие зависимости импеданса пьезоизлучателя, нагруженного на объект воздействия, от частоты.

В 3.3 показано, что измерение параметров амплитудной модуляции частотномодулированного напряжения возбуждения ультразвукового излучателя с ЭУ ПВС может быть положено в основу метода неинвазивного контроля акустических параметров объекта воздействия. Приводятся результаты исследования амплитудной

модуляции напряжения возбуждения при действии фокусированных полей с ЭУ ПВС на биологические ткани и их имитаторы. На рис. 9 представлена структурная схема экспериментальной установки для измерения параметров канала неинвазивного контроля.

д.

Рис. 9. Структурная схема экспериментальной установки для измерения параметров канала неинвазивного контроля Обозначения: ГМЧ- генератор модулирующей частоты, УЗГ- модулируемый ультразвуковой генератор, В1- вольтметр 1, ИКЧМ- измеритель коэффициента частотной модуляции, Ч- частотомер, АД- амплитудный детектор, ИКАМ-измеритель коэффициента амплитудной модуляции, ФНЧ- фильтр нижних частот, ¡32-вольтметр 2, СА- спектроанализатор, Изл- излучатель, Об- объект воздействия, Б-акустически заглушённый бассейн.

Исследована чувствительность канала неинвазивного контроля к изменению акустической нагрузки на излучатель, в качестве которой использовались водные растворы глицерина различной концентрации. Зависимости выходного напряжения амплитудного детектора от частоты модуляции для различных величин акустического сопротивления у границы раздела в фокальной области (для ряда концентраций раствора глицерин-вода), полученные при равных условиях, представлены на рис.10.

и^/и.

-*вых1 ^вых макс 1.0-1

0.8

0.4

Глицерин 83%

^ Глицерин 58% Глицерин 41% Глицерин 29% -, Вода

,ГЦ

Рис. 10. Зависимости выходного напряжения амплитудного детектора от частоты модуляции для различных величин акустического сопротивления у границы раздела в фокальной области (для ряда концентраций раствора глицерин-вода).

Разрешающая способность в измерении акустического сопротивления достигает единиц процентов.

В четвертой главе определены предельные информационные характеристики канала неинвазивного контроля параметров области воздействия, образующегося при использовании фокусирующих излучателей ультразвука с ЭУ ПВС. Разработаны методы контроля акустического контакта излучателей ультразвука с объектом воздействия, реализующие результаты проведенных исследований.

В 4.1 определены предельные информационные характеристики канала неинвазивного контроля параметров объекта воздействия, имеющего место при использовании фокусирующих излучателей с ЭУ ПВС. Показана возможность расширения динамического диапазона измерения коэффициента амплитудной модуляции напряжения возбуждения излучателей с ЭУ ПВС, необходимого для повышения точности контроля параметров объекта воздействия.

В 4.2, 4.3 представлены разработанные методы и технические решения устройств контроля акустического контакта излучателей с объектом воздействия. Основой построения устройств контроля акустического контакта для излучателей с частотномодулированным напряжением возбуждения является анализ спектра амплитудной модуляции напряжения их возбуждения. Для излучателей с фиксированной частотой возбуждения основой построения устройств контроля акустического контакта является оценка изменения тока возбуждения и изменения сдвига фаз между током и напряжением возбуждения.

В приложениях приведены текст программы для расчета полей, создаваемых фокусирующими излучателями с ЭУ ПВС, и результаты расчета.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Исследованы способы одноканального электрического управления положением фокальной области фокусирующих излучателей ультразвука. Показано, что наиболее эффективно вариация фокальной области обеспечивается управляемым распределением колебательной скорости по рабочей поверхности излучающей пьезопластины.

2. Выбраны способы моделирования, предложены рациональные приемы изготовления пьезопластин, обеспечивающих электрическое управление распределением создаваемых полей. Разработаны и испытаны экспериментальные образцы излучателей, обеспечивающих перемещение и качание фокальной области. Диапазон вариации фокальной области соизмерим с соответствующими ее размерами. Для пьезопластин с типичными для практики характеристиками

амплитуда качания фокальной области составила около 5 мм, амплитуда

перемещения более 15 мм.

3. Показано, что частотномодулированное напряжение возбуждения таких фокусирующих излучателей вследствие интерференции волн (излучаемой и отраженной от границ объекта, помещенного в фокальную область) приобретает амплитудную модуляцию. Исследован механизм ее образования в разных типах излучателей.

4. Изменения параметров амплитудной модуляции однозначно отображают изменения акустических характеристик среды в пределах фокальной области. Этим создается возможность их неинвазивного контроля. Выбраны и обоснованы режимы работы излучателей, определяемые по соотношению гармоник частоты модуляции. Различие в соотношении первой и второй гармоник в различных режимах превышает 20дБ.

5. Определены характеристики канала неинвазивного контроля при использовании излучателей с центральной частотой 880 кГц: верхняя частота частотной модуляции (достигает 10 кГц), динамический диапазон выходного напряжения (достигает 40 дБ), предельная величина скорости передачи (точнее его информационная производительность) достигает 100 Кбит/с. Это с запасом удовлетворяет требованиям по измерению акустических характеристик и микроперемещений объекта исследования.

6. Показано, что с помощью разработанных излучателей в глубине объекта воздействия возможно возбуждение локальных низкочастотных направленных механических колебаний. Это позволяет расширить диагностические возможности при использовании ультразвуковой аппаратуры.

7. Показано, что изменение параметров амплитудной модуляции частотномодулированного напряжения возбуждения излучателей, возникающей при нарушении их акустического контакта с объектом

воздействия, может быть положено в основу создания систем контроля

акустического контакта, работоспособных в широком диапазоне

изменения напряжения возбуждения (до 40 дБ).

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Баронкин В. М., Гладилин А. В., Соловьев М. Г. Сравнительный анализ алгоритмов выделения основного тона // Сборник трудов VI сессии Российского акустического общества. М.: МГГУ, 1997.

2. Догадов А. А., Конопацкая И. И., Гладилин А. В. Устройство для воздействия ультразвуком на внутренние участки организма человека //Патент Ш 2139745 С1, 1999.

3. Гладилин А. В. Ультразвуковой терапевтический прибор с контролем акустического контакта излучателя со средой // Патент 1Ш 2139746 С1, 1999.

4. Гладилин А. В., Догадов А. А. Фокусирующие излучатели ультразвука с электрически управляемой пространственно-временной структурой создаваемых полей // Акуст. журн., 2000. Т. 46. № 4.

5. Гладилин А. В., Догадов А. А. Канал неинвазивного контроля объекта воздействия при использовании излучателей ультразвука с электрически управляемой пространственно-временной структурой // МФТИ. Эл. журн. "Исследовано в России", 2000. 21.

6. Гладилин А. В. Контроль акустического контакта излучателей ультразвука с объектом воздействия // МФТИ. Эл. журн. "Исследовано в России", 2000.21.

7. Гладилин А. В., Догадов А. А. Фокусирующие излучатели ультразвука мегагерцевого диапазона частот с электрически управляемой пространственно-временной структурой создаваемых полей // Сборник трудов X сессии Российского акустического общества. М„ 2000. Т. 2.

Введение

Содержание:

1. Анализ способов электрического управления структурой акустических полей фокусирующих излучателей сравнотолщинными пъезопластинами.

1.1. Способы фокусирования ультразвука мегагерцевого диапазона частот.

1.2. Фокусирующие излучатели с равномерным распределением колебательной скорости по рабочей поверхности пьезопластины.

1.3. Электрическое управление полем одноканального излучателя с равномерным распределением колебательной скорости по рабочей поверхности.

1.4. Электрическое управление полем многоканального излучателя.

1.5. Выводы.

2. Пьезоэлектрические фокусирующие излучатели с 40 одноканальным управляемым распределением колебательной скорости по излучающей поверхности.

2.1. Одноканальное формирование неравномерного распределения колебательной скорости по рабочей поверхности излучающей пьезопластины.

2.2. Излучатель с электрически управляемым качанием фокальной области.

2.3. Излучатель с электрически управляемым перемещением фокальной области.

2.4. Излучатель с электрически управляемым вращением фокальной области.

2.5. Диапазон рабочих частот фокусирующих излучателей ультразвука с ЭУ ПВС.

2.6. Частотный диапазон управления структурой полей фокусирующих излучателей ультразвука с ЭУ ПВС.

2.7. Выводы.

3. Исследование полей фокусирующих излучателей с ЭУ 76 ПВС при их возбуждении частотномодулированным напряжением и анализ причин его амплитудной модуляции.

3.1. Исследование полей фокусирующих излучателей с ЭУ

ПВС средствами медицинской ультразвуковой диагностики.

3.2. Исследование амплитудной модуляции частотномодулированного напряжения возбуждения фокусирующего излучателя ультразвука с ЭУ ПВС.

3.3. Неинвазивная оценка параметров среды в области воздействия.

3.4. Выводы.

4. Информационные характеристики канала 104 неинвазивного контроля параметров объекта воздействия. Контроль акустического контакта излучателей ультразвука с объектом воздействия.

4.1. Информационные характеристики канала неинвазивного контроля параметров объекта воздействия.

4.2. Контроль акустического контакта между излучателем ультразвука с ЭУ ПВС и объектом воздействия.

4.3. Контроль акустического контакта излучателей ультразвука с фиксированной частотой напряжения возбуждения.

4.4. Выводы.

Использование ультразвуковых колебаний в качестве эффективного средства исследования вещества и воздействия на него имеет более чем полувековую историю. В настоящее время ультразвук мегагерцевого диапазона частот достаточно широко используется на практике, прежде всего в медицине (в диагностике, терапии различных заболеваний, а в последние годы и в неинвазивной хирургии), в технологии, при неразрушающем контроле [1,7-10].

Применение ультразвука мегагерцевого диапазона частот в медицине обусловлено широким спектром его физико-химического воздействия на биологическую ткань, возможностью фокусировки, то есть локализации воздействия в пределах областей, соизмеримых с длиной ультразвуковой волны, простотой генерации, возможностью точной дозировки, безвредностью при достаточно малых дозах, отсутствием кумулятивного эффекта и вредного влияния на обслуживающий персонал. Среди факторов физико-химического воздействия необходимо отметить: механический, тепловой, влияние на скорость протекания химических реакций, изменение проницаемости биологических мембран. Эффективность и преобладание одного или ряда видов физико-химического воздействия ультразвука определяется рабочим режимом (непрерывный или импульсный), частотой, интенсивностью, временем воздействия. Частота, кроме того, определяет глубину проникновения ультразвука, а также разрешающую способность.

Ультразвук используется для лечения различных заболеваний, особенно широко используются терапевтические уставновки [7].

Ультразвуковая диагностика организма человека успешно применяется наряду с рентгеновскими и другими диагностическими методами, а в ряде случаев успешно заменяет и превосходит их. Ультразвуковые методы оказались полезными в биохимических и биофизических исследованиях как для изучения свойств органических веществ и живой клетки, так и организма в целом [11].

Диапазон используемых интенсивностей ограничивается 0,1 Вт/см2 в диагностике, 1 Вт/см2 в терапии, и превышает 10000 Вт/см2 в хирургии [6]. Однако, в настоящее время в медицинской практике в основном используются приборы, излучающие плоские или расходящиеся ультразвуковые волны. При этом невозможна локализация воздействия в малых (порядка долей см3) объемах биологической ткани.

Интенсивность излучения определяется характеристиками биологической ткани и согласующей среды и не превышает 10 Вт/см2. Работа излучателя при больших интенсивностях ограничивается тем, что в согласующем слое и биологической ткани возникает ультразвуковая кавитация. Это приводит к существенным потерям излучаемой энергии и невозможности получения требуемых эффектов [12, 13].

Уменьшить влияние этих ограничивающих факторов и существенно повысить интенсивность в области воздействия можно фокусированием ультразвука [1, 2, 4, 6, 61]. Исторически, вначале для фокусирования ультразвука использовались акустические линзы и зеркала. Второй способ заключается в придании определенной формы (обычно, вогнутой поверхности) активному элементу излучателя [3]. Третий способ состоит во введении соответствующих фазовых сдвигов между электрическими сигналами, подаваемыми на отдельные элементы многоэлементного преобразователя или группы одиночных преобразователей [14-17]. Сравнивая способы фокусирования, отметим, что линзовые и зеркальные системы обладают существенно большими потерями и характеризуются меньшими значениями основной величины, определяющей эффективность работы систем - коэффициента фокусировки (отношения давлений, колебательных скоростей или интенсивностей на излучающей поверхности и в фокальной области) . Многоэлементные группы преобразователей (антенные решетки), в принципе позволяют сформировать волновой фронт любой требуемой формы, причем необходимыми фазовыми соотношениями можно управлять с очень высокой точностью и скоростью (характерное время переключения составляет 10"6 . 10~8 е.). Однако трудоемкость изготовления и стоимость многоэлементных решеток достаточно высоки. Применение фокусирующих излучателей с активным элементом в виде сферически вогнутой поляризованной пьезокерамической пластины для ряда приложений является наиболее предпочтительным по основным показателям: высокая эффективность преобразования энергии и фокусирования, простота изготовления, возможность одноканального управления, продолжительный срок службы. Такие излучатели концентрируют энергию в фокальной области, которая имеет форму эллипсоида, длинная ось которого сориентирована вдоль оси излучателя [2,4,67-70].

Фокусирование с помощью вогнутых пьезокерамических пластин позволяет получать интенсивности в области воздействия, достигающие тысяч и десятков тысяч Ватт на квадратный сантиметр (без учета нелинейных эффектов) при интенсивности на поверхности излучателя, составляющей единицы Ватт на квадратный сантиметр. Это позволяет производить локальное разрушение, необходимое при решении хирургических задач, в глубине биологической ткани, не повреждая при этом предлежащих и послележащих областей. Малые размеры и контролируемое с высокой точностью положение области воздействия позволяют использовать ультразвук терапевтической интенсивности для рефлекторного воздействия на биологически активные точки (пунктационная ультразвуковая терапия) [10]. Диагностирование фокусированным ультразвуком позволяет исследовать состояние биологической ткани с высокой разрешающей способностью (соизмеримой с длиной волны ультразвука), с минимальным усреднением результата по пути прохождения ультразвука. Применение амплитудно модулированного фокусированного ультразвука позволяет передавать информацию биологическим структурам и возбуждать в биологической ткани сдвиговые волны, позволяющие обнаруживать изменения в биологической ткани, характеризуемые вариацией модуля сдвиговой упругости [6, 18].

Однако, существует ряд факторов, ограничивающих использование фокусированного ультразвука. К ним относится неизменность формы, размеров и положения фокальной области при заданных конструктивных характеристиках излучателя и частоте возбуждения. Это приводит к необходимости перемещения излучателей ультразвука, если область, подлежащая воздействию, отличается по форме и размерам от фокальной области.

Область применения фокусированного ультразвука мегагерцевого диапазона частот существенно расширяется при электрическом управлении пространственно-временной структурой создаваемых акустических полей, т.е. положением и размерами фокальной области [19, 30, 64]. Это возможно при изменении по заданному закону распределения колебательной скорости по рабочей поверхности излучающей пьезопластины. Одноканальное управление распределением колебательной скорости по излучающей поверхности поляризованных по толщине пьезопластин достигается за счет неравномерности ее толщины и частотной модуляции напряжения возбуждения. Изменение толщины и радиуса кривизны пьезопластин в зависимости от угла раскрыва при возбуждении их напряжением с изменяемой частотой создает возможность электрического управления пространственно-временной структурой создаваемых полей, положением и размерами фокальной области.

В диссертации показано, что изменение распределения толщины и радиуса кривизны фокусирующих пьезопластин в зависимости от угла раскрыва при возбуждении их частотномодулированным напряжением создает возможность электрического управления пространственно-временной структурой создаваемых полей, положением и размерами фокальной области [30, 51, 52]. Исследуются возможности одноканального электрического управления пространственно-временным распределением полей, создаваемых фокусирующими излучателями ультразвука мегагерцевого диапазона частот, путем электрического управления распределением колебательной скорости по рабочей поверхности их пьезопластин. Рассмотрены следующие варианты выбора параметров пьезопластин для фокусирующих ультразвуковых излучателей, обеспечивающих управление пространственно-временной структурой создаваемых полей: качание фокальной области (в направлении, перпендикулярном распространению ультразвука), перемещение фокальной области (в направлении распространения ультразвука), вращение фокальной области (относительно направления распространения ультразвука). Приводятся результаты математического моделирования и экспериментального исследования акустических полей, создаваемых такими излучателями.

Исследуется возможность возбуждения направленных низкочастотных колебаний во внутренних структурах объекта исследования при электрическом управлении пространственно-временной структурой действующих фокусированных полей.

Реакция вязко-упругих сред на воздействие ультразвуковых полей с управляемой пространственно- временной структурой приводит к амплитудной модуляции частотномодулированного напряжения возбуждения излучателя. Это позволяет неинвазивно определять акустические параметры объекта воздействия по изменению коэффициента амплитудной модуляции напряжения возбуждения и зависимости этого коэффициента от частоты модуляции [65]. Исследованы факторы, определяющие динамический диапазон измеряемых значений коэффициента амплитудной модуляции. Для образцов пьезопластин, с типичными для практического использования характеристиками, экспериментально определена верхняя граница диапазона частот модуляции.

Результаты сопоставления рассмотренных методов в решении поставленной задачи представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Распределение колебатель-^\ной скорости ^\пьезопластины Равномерное Управляемое Дискретное

Основные характеристики4^

Управление положением фокальной области + +

Изменение формы фокальной области + +

Максимальная частота возбуждения колебаний фокальной области, Гц 10 104 104

Возможность неинвазивного контроля параметров объекта воздействия + + +

Простота аппаратурной реализации + +

Исследованы физические принципы построения устройств контроля акустического контакта между излучателем ультразвука и объектом воздействия, предложены соответствующие технические решения, реализующие результаты, полученные в настоящей работе [49, 66].

Электрическое управление пространственно-временной структурой (ЭУ ПВС) создаваемых акустических полей позволяет и повысить точность наведения источника ультразвука на область воздействия, эффективность воздействия, контролировать результаты воздействия (повышение температуры, изменение состояния ткани) непосредственно во время воздействия и после него, создавать новые средства для применения в диагностике, терапии, а также в технологии, при неразрушающем контроле и др.

Структура и содержание диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложений.

4.4. Выводы

Определены предельные информационные характеристики канала неинвазивного контроля параметров области воздействия. Показана возможность расширения динамического диапазона измерения коэффициента амплитудной модуляции напряжения возбуждения излучателей с ЭУ ПВС, необходимого для повышения точности характеризации объекта воздействия.

Разработаны методы и технические решения устройств контроля акустического контакта излучателей ультразвука с объектом воздействия. Для фокусирующих излучателей с изменяемой частотой напряжения возбуждения, нагруженных на устройство согласования, основой построения устройств контроля акустического контакта является анализ спектра амплитудной модуляции напряжения возбуждения излучателей. Для излучателей с фиксированной частотой возбуждения основой построения устройств контроля акустического контакта является оценка изменения амплитуды тока возбуждения и изменения сдвига фаз между током и напряжением возбуждения.

Заключение

В дыссертаг^онной работе получены следующие основные результаты:

1. Исследованы способы одноканального электрического управления положением фокальной области фокусирующих излучателей ультразвука. Показано, что наиболее эффективно вариация фокальной области обеспечивается управляемым распределением колебательной скорости по рабочей поверхности излучающей пьезопластины.

2. Выбраны способы моделирования, предложены рациональные приемы изготовления пьезопластин, обеспечивающих ЭУ ПВС создаваемых полей. Разработаны экспериментальные образцы излучателей, обеспечивающие перемещение и качание фокальной области. Диапазон вариации фокальной области соизмерим с соответствующими ее размерами. Для пьезопластин с типичными для практики характеристиками амплитуда качания составила около 5 мм, амплитуда перемещения более 15 мм.

3. Показано, что частотномодулированное напряжение возбуждения таких фокусирующих излучателей вследствие интерференции волн (излучаемой и отраженной от границ объекта, помещенного в фокальную область) приобретает амплитудную модуляцию. Исследован механизм ее образования в разных типах излучателей.

4. Изменения параметров амплитудной модуляции однозначно отображают изменения акустических характеристик среды в пределах фокальной области. Этим создается возможность их неинвазивного контроля. Выбраны и обоснованы режимы работы излучателей, определяемые по соотношению гармоник частоты модуляции. Различие в соотношении первой и второй гармоник в различных режимах превышает 20дБ.

5. Определены характеристики канала неинвазивного контроля при использовании излучателей с центральной частотой 880 кГц: верхняя частота частотной модуляции (достигает 10 кГц), динамический диапазон выходного напряжения (достигает 40 дБ), предельная величина скорости передачи (точнее его информационная производительность) достигает 100 Кбит/с. Это с запасом удовлетворяет требованиям по измерению акустических характеристик и микроперемещений объекта исследования.

6. Показано, что с помощью разработанных излучателей в глубине объекта воздействия возможно возбуждение локальных низкочастотных направленных механических колебаний. Это позволяет расширить диагностические возможности при использовании ультразвуковой аппаратуры.

7. Показано, что изменение параметров амплитудной модуляции частотномодулированного напряжения возбуждения излучателей, возникающей при нарушении их акустического контакта с объектом воздействия, может быть положено в основу создания систем контроля акустического контакта, работоспособных в широком диапазоне изменения напряжения возбуждения (до 40 дБ).

1. Розенберг Л.Д. Звуковые фокусирующие системы// М.: Наука, 1949. С. 167.

2. Н.Т. О'Neil. Theory of Focusing Radiators// JASA, 1949. V.21. № 5. P.516-526.

3. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике// М.: Иностранная литература, 1956. С.726.

4. Розенберг Л.Д. Фокусирующие излучатели ультразвука// В кн. Физика и техника мощного ультразвука. М.: Наука, 1967. С. 149206.

5. Ермолов И.Н. и др. Ультразвуковые преобразователи для неразрушающего контроля// М.: Машиностроение, 1986. С.279.

6. Вартанян И.А. , Гаврилов Л.Р., Розенблюм A.C., Цирюльников Е.М. Сенсорное восприятие// Л.:Наука, 1985. С. 189.

7. Хилл К. Применение ультразвука в медицине// М.: Мир, 1989. С.567.

8. Научные основы применения ультразвука в медицине// Отчет о НИР. М.: АКИН, 1997. С. 52.

9. Gail ter Haar. Can Ultrasound Replace Conventional Surgery?// Echoes From Seattle, 1998. P. 6.

10. Зубовский Г.А. УЗ диагностика и электроакупунктура// M: РГИНЦ "Республика", 1992.

11. Эльпинер И.Е. Биофизика ультразвука// М., 1973. С. 384.

12. Розенберг Л.Д. Об излучении звука в жидкость при наличии кавитации// Акуст. журн., 1960. Т. 4. № 4. С. 478-481.

13. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Под ред. Голяминой И.П. // М.: Советская энциклопедия, 1979. С. 400.

14. Ocheltree K.B., Benkeser P.J., Frizzell L.A. and Cain C.A. An ultrasonic-phased array applicator for hyperthermia// IEEE Trans. Son. Ultrason., 1984. V. SU-31. P. 526-531.

15. Ocheltree K.B., Benkeser P.J., Frizzell L.A. and Cain C.A. A stacked linear-phased array applicator for ultrasonic hyperthermia// in Proc. 1984 IEEE Ultrasonics Symp., 1984. P.689-692.

16. Benkeser P.J., Ocheltree K.B., Frizzell L.A. and Cain C.A. Ultrasound-phased array hyperthermia applicator// in Proc. IEEE EMBS Symp., Chicago, 1985. Sept.

17. Cain C. A., Umemura Shin-Ichiro Concentric-ring and Sector-vortex phased-array applicators for ultrasound hyperthermia// IEEE Trans, on Microwave theoryand techniques, 1986. V. MTT-34. № 5. P.542-551.

18. Руденко O.B. Мощный фокусированный ультразвук: нелинейные эффекты, возбуждение сдвиговых волн и медицинская диагностика// М.: Вестник Московского университета, 1996. №6. С. 18-32.

19. Исследование возможности создания управляемой ультразвуковой гипертермии с помощью многоэлементных преобразователей// отчет о НИР. М.: АКИН, 1993.

20. Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля// М.: Машиностроение, 1981. С. 240.

21. Лепендин Л.Ф. Акустика// М.: Высшая школа, 1978. С. 448.

22. Zemanek J. Beam Behavior within the Nearfield of a Vibrating Piston//JASA, 1971. V. 49. № 1 (part2). P. 181-191.

23. Kossoff G. Analysis of focusing action of spherically curved transducers// Ultrasound in Med. & Biol. V. 5. P.359-365.

24. Watkin N.A., Ter Haar G.R., Morris S.B. The urological applications of focused ultrasound surgery// British Journal of Urology, 1995. 75. Suppl., 1-8.

25. Моделирование полей ультразвуковых излучателей для использования в гипертермии опухолей// Отчет о НИР. М.: АКИН, 1990. С.50.

26. Шутилов В. А. Основы физики ультразвука// Л.: Изд. Ленинградского университета, 1980. С. 278.

27. Тартаковский Б. Д. О дифракции звуковых волн в сходящихся пучках// Акуст. журнал, 1958. 4. 4. С. 354.

28. Hunt John W. Principles of ultrasound used for hyperthermia.

29. Воднев В.Г., Наумович А.Ф., Наумович Н.Ф. Матеметический словарь высшей школы// М.: МПИ, 1989. С 526.

30. Технология электрического управления пространственно-временной структурой полей фокусирующих излучателей ультразвука мегагерцевого диапазона частот и контроля состояния вещества в области ультразвукового воздействия// Отчет о НИР. М.: АКИН, 1999.

31. Дамон Р., Мэлони В., Мак-Магон Д. Взаимодействие света с ультразвуком: явление и его применения// В кн. Физическая акустика. Под ред. Мезона У.

32. Картьяну Г. Частотная модуляция// Румыния, 1961. С. 578.

33. Rowland I, Rivens I, Chen L et al. MRI study of rat liver tumours following high intensity ultrasound therapy// Br. J. Radiol, 1992. 65. P. 843.

34. Научные основы применения ультразвука в медицине// Отчет о НИР. М.: АКИН, 1998.

35. Lerner R.M., Huang S.R., Parker K.J. "Sonoelasticity " images derived from ultrasound signals in mechanically vibrated tissues// Ultrasound in Med. and Biol., 1990. V.16. № 3. P.231-239.

36. Parker K.J., Huang S.R., Musulin R.A., Lerner R.M. Tissue response to mechanical vibrations for "Sonoelasticity imaging"// Ultrasound in Med. and Biol., 1990. V. 16. № 3. P. 241-246.

37. Parker K.J., Lerner R.M. Sonoelasticity of organs: shear waves ring a bell// J. Ultrasound Med., 1992. 11 . P. 387-392.

38. Livett A.J., Emery E.W., Leeman S. Acoustic radiation pressure// J. Sound and Vibration, 1981. 76. P. 1 -11.

39. Westervelt P. Acoustic radiation pressure// JASA, 1957. V.23. P. 312-315.

40. Rudenko O.V., Sarvazyan A.P., Emelianov S.Y. Acoustic radiation force and streaming induced by focused nonlinear ultrasound in a dissipative medium// JASA, 1996. V. 99. № 5. P.2791-2798.

41. Sarvazyan A.P., Rudenko O.V., Swanson S.D., Fowlkes J.B., Emelianov S.Y. Shear wave elasticity imaging: a new ultrasonic technology of medical diagnostics// Ultrasound in Med & Biol., 1998. V. 24. №9. P. 1419-1435.

42. Крылов H.H. Теоретические основы радиотехники// M.: Морской транспорт, 1953. С. 552.

43. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости// М.: Наука, 1987.

44. Тиманин Е.М. О возможностях описания импедансных свойств биологических мягких тканей в моделях с силовым источниким колебаний// РАН Ин-т. прикл. физ. препринт №448, 1999. С. 31.

45. Новацкий В. Теория упругости//М.: Мир, 1975. С. 705.

46. Fessenden P., Lee E.R, Anderson T.L., Stronbehn J.W et al. Experience with a multitransducer ultrasound system for localizedhyperthermia of deep tissues// IEEE Transactions on biomed. eng., 1984. V. BME- 31. № 1. p. 126-135.

47. Willard G. W. Ultrasonic Absorption and Velocity Measurements in Numerous Liquids// JASA, 1940. V. 12. P.438-448.

48. Willis F.H. Measurements of Ultrasonic Absorptions and Velocity in Liquid Mixtures//JASA, 1947. V.19. P. 242-248.

49. Гладилин A.B. Ультразвуковой терапевтический прибор с контролем акустического контакта излучателя со средой// Патент RU 2139746 С1, 1999.

50. Стальцев А. С., Шейман В. Л. Ультразвуковой терапевтический аппарат// Патент SU 1149975 А.

51. Догадов А.А., Конопацкая И.И., Гладилин А.В. Устройство для воздействия ультразвуком на внутренние участки организма человека//Патент RU 2139745 С1, 1999.

52. Ольшанский В.О., Конопацкая И.И., Догадов А.А. Устройство для воздействия ультразвуком на внутренние участки организма человека// Патент RU 2086178 С1.

53. Улащик B.C., Чиркин А.А. Ультразвуковая терапия// Минск: Беларусь, 1983. С. 254.

54. Mathcad 6.0 PLUS. Финансовые, инженерные и научные расчеты в среде WINDOWS 95// М.: ИИД "Филинъ", 1996. С. 712.

55. Балицкий К.П. Ультразвук в терапии злокачественных опухолей// К.: Наукова думка, 1977. С. 148.

56. Фридман Ф.Е., Гундорова Р.А., Кодзов М.Б. Ультразвук в офтальмологии// М.: Медицина, 1989. С. 256.

57. Кажис Р.-Й. Ультразвуковые информационно-измерительные системы//Вильнюс: Мокслас, 1986. С. 217.

58. Горелик Г. С. Колебания и волны// М.: Физ.-мат. литер., 1959. С. 572.

59. Кушнир Ф. В. Радиотехнические измерения// М. Связь, 1980. С. 177.

60. Пирс Д. Символы, сигналы, шумы//М.: Мир, 1967. С. 335.

61. Каневский И. Н. Фокусирование звуковых и ультразвуковых волн //М.: Наука, 1977. С. 336.

62. Гладилин A.B. Разработка ультразвукового терапевтического прибора// Дипломный проект. М.: МИРЭА, 1996. С.80.

63. Баронкин В. М., Гладилин А. В., Соловьев М. Г. Сравнительный анализ алгоритмов выделения основного тона // Сборник трудов VI сессии Российского акустического общества "Акустика на пороге 21 века". М., 1997. С. 457.

64. Гладилин А. В., Догадов А. А. Фокусирующие излучатели ультразвука с электрически управляемой пространственно-временной структурой создаваемых полей// Акуст. журнал, 2000. Т. 46, № 4.

65. Гладилин А. В., Догадов А. А. Канал неинвазивного контроля объекта воздействия при использовании излучателей ультразвука с электрически управляемой пространственно-временной структурой // МФТИ. Электронный журнал "Исследовано в России", 2000.21.

66. Гладилин А. В. Контроль акустического контакта излучателей ультразвука с объектом воздействия // МФТИ. Электронный журнал "Исследовано в России", 2000. 21.

67. Катиньоль Д., Сапожников O.A. О применимости интеграла Рэлея к расчету поля вогнутого фокусирующего излучателя// Акуст. журн., 1999. Т. 45. №6. С. 816-824.

68. Cathignol D., Sapozhnicov O. A., Zhang J. Lamb waves in piezoelectric focused radiator as a reason for discrepancy between О'Neil's formula and experiment//JASA, 1997. V. 101. № 3. C. 12861297.

69. Coulouvrat F. Continuous field radiated by a geometrically focused transduser: Numerical investigation and comparison with an approximate model//JASA, 1993. V. 94. № 3. p. 1663- 1675.

70. Lucas B. G., Muir T. G. The field of a focusing source //JASA, 1982. V.72. № 4. P. 1289-1296.