Compensation of influence of shifting the antenna array transducers on tomography data

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Acesso é pago ou somente para assinantes

Resumo

Method for correction of fields detected by an antenna array with a non-ideal placement of transmitting and receiving transducers has been developed and numerically tested. The shifts of the transducers from their ideal positions are determined in advance. The correction technique involves finding the angular harmonics based on the fields measured with the shifted transducers. Then these found angular harmonics allow us to recalculate the fields at ideal positions of the transducers, as well as directly calculate the scattering amplitude. Such corrected data is the input for the stage of reconstruction of acoustic tomograms, i.e. the internal structure of the object. Numerical modeling has illustrated that the tomograms can be destroyed in the absence of the correction of data measured in real conditions.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

D. Zotov

Department of Acoustics, Moscow State University

Autor responsável pela correspondência
Email: zotovdi@mail.ru
Rússia, Moscow, 119991

O. Rumyantseva

Department of Acoustics, Moscow State University

Email: burov@phys.msu.ru
Rússia, Moscow, 119991

Bibliografia

  1. Буров В.А., Румянцева О.Д. Обратные волновые задачи акустической томографии. Ч. 2: Обратные задачи акустического рассеяния. М.: ЛЕНАНД, 2020, 2021. 768 с.
  2. Буров В.А., Румянцева О.Д. Обратные волновые задачи акустической томографии. Ч. 4: Функционально-аналитические методы решения многомерной акустической обратной задачи рассеяния. М.: ЛЕНАНД, 2024. 504 с.
  3. Зотов Д.И., Румянцева О.Д., Шуруп А.С. Раздельное восстановление скорости звука, плотности среды и поглощения в задачах томографического типа // Изв. Рос. Акад. наук. Сер. физ. 2018. Т. 82. № 1. С. 41–46.
  4. Novikov R.G. Rapidly converging approximation in inverse quantum scattering in dimension 2 // Physics Letters A. 1998. V. 238. N 2–3. P. 73–78.
  5. Новиков Р.Г. Приближенное решение обратной задачи квантовой теории рассеяния при фиксированной энергии в размерности 2 // Труды Математического института им. В. А.Стеклова. Солитоны, геометрия, топология — на перекрестках. М.: Наука, 1999. Т. 225. С. 301–318.
  6. Буров В.А., Алексеенко Н.В., Румянцева О.Д. Многочастотное обобщение алгоритма Новикова для решения обратной двумерной задачи рассеяния // Акуст. журн. 2009. Т. 55. № 6. С. 784–798.
  7. Буров В.А., Шуруп А.С., Румянцева О.Д., Зотов Д.И. Функционально-аналитическое решение задачи акустической томографии по данным от точечных преобразователей // Известия Рос. Акад. наук. Сер. физ. 2012. Т. 76. № 12. С. 1524–1529.
  8. Буров В.А., Шуруп А.С., Зотов Д.И., Румянцева О.Д. Моделирование функционального решения задачи акустической томографии по данным от квазиточечных преобразователей // Акуст. журн. 2013. Т. 59. № 3. С. 391–407.
  9. Буров В.А., Вечерин С.Н., Морозов С.А., Румянцева О.Д. Моделирование точного решения обратной задачи акустического рассеяния функциональными методами // Акуст. журн. 2010. Т. 56. № 4. С. 516–536.
  10. Зотов Д.И., Румянцева О.Д., Черняев А.С. Восстановление пространственного распределения акустических характеристик на основе аппарата угловых гармоник // Изв. Рос. Акад. наук. Сер. физ. 2025. Т. 89. № 1. С. 14–20.
  11. Новиков Р.Г. Многомерная обратная спектральная задача для уравнения // Функцион. анализ и его прил. 1988. Т. 22. N 4. С. 11–22.
  12. Novikov R.G., Santacesaria M. Monochromatic reconstruction algorithms for two-dimensional multi-channel inverse problems // Int. Mathematics Research Notices. 2012. doi: 10.1093/imrn/rns025
  13. Дмитриев К.В., Зотов Д.И., Румянцева О.Д. Принципы получения и обработки акустических сигналов в линейном и нелинейном томографах // Изв. Рос. Акад. наук. Сер. физ. 2017. Т. 81. № 8. С. 1014–1019.
  14. Зотов Д.И. Принципы функционирования линейного акустического томографа // Изв. Рос. Акад. наук. Сер. физ. 2018. Т. 82. № 1. С. 36–40.
  15. Буров В.А., Зотов Д.И., Румянцева О.Д. Восстановление пространственных распределений скорости звука и поглощения в фантомах мягких биотканей по экспериментальным данным ультразвукового томографирования // Акуст. журн. 2015. Т. 61. № 2. С. 254–273.
  16. Буров В.А., Зотов Д.И., Румянцева О.Д. Восстановление пространственных распределений скорости звука и поглощения в мягких биотканях по модельным данным ультразвукового томографирования // Акуст. журн. 2014. Т. 60. № 4. С. 443–456.
  17. Буров В.А., Зотов Д.И., Румянцева О.Д. Определение геометрических и фазовых поправок для приемоизлучающих преобразователей кольцевой антенной решетки // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 3. Физика, Астрономия. 2018. № 5. С. 25–29.
  18. Зотов Д.И., Румянцева О.Д. Коррекция данных акустического томографирования в случае неидеального расположения излучателей и приемников // Изв. Рос. Акад. наук. Сер. физ. 2022. Т. 86. № 1. С. 122–127.
  19. Буров В.А., Румянцева О.Д. Обратные волновые задачи акустической томографии. Ч. 1: Обратные задачи излучения в акустике. М.: ЛЕНАНД, 2017, 2018, 2020, 2021. 384 с.
  20. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Изд. 5-е. Пер. с англ. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1984. 832 с.
  21. Colton D., Kress R. Inverse acoustic and electromagnetic scattering theory. (Applied Mathematical Sciences, V. 93) Second edition. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 1998. 334 p.
  22. Rumyantseva O.D., Shurup A.S., Zotov D.I. Possibilities for separation of scalar and vector characteristics of acoustic scatterer in tomographic polychromatic regime // J. Inverse and Ill-Posed Problems. 2021. V. 29. N 3. P. 407–420. https://doi.org/10.1515/jiip-2020-0141
  23. Березанский Ю.М. О теореме единственности в обратной задаче спектрального анализа для уравнения Шредингера // Труды Моск. матем. общества. М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1958. Т. 7. С. 3–62.
  24. Буров В.А., Побережская А.Ю., Богатырев А.В., Румянцева О.Д. Особенности расчета процессов рассеяния на контрастных и сильно поглощающих двух- и трехмерных неоднородностях // Акуст. журн. 2011. Т. 57. № 5. С. 665–680.
  25. Зотов Д.И., Румянцева О.Д., Черняев А.С. Вычисление полей, рассеянных на неоднородной области с большим волновым размером // Изв. Рос. Акад. наук. Сер. физ. 2024. Т. 88. № 1. С. 131–137.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Geometry of the process of obtaining experimental data. The “deformed” contour on which the emitters or receivers are located in a real experiment is shown by a solid thick line; the ideal contour is shown by a dotted line.

Baixar (79KB)
Metadados
3. Fig. 2. General view of (a) the real and (b) the imaginary parts of the refractive-absorbing scatterer v (the additional phase shift of the wave due to the inhomogeneities of the speed of sound varies from −0.67π to 1.23π; the maximum amplitude absorption in the scatterer is 37 times).

Baixar (169KB)
Metadados
4. Fig. 3. Reconstruction of the scatterer without correction of the data obtained with biased transducers in the absence of noise interference: (a) — double angular spectrum of the scattering amplitude, calculated without taking into account the bias of the transducers; central section x = 0 (b) — real and (c) — imaginary parts for the true scatterer v (solid line) and for the estimate of this scatterer v ˆ (dashed line), reconstructed from uncorrected data.

Baixar (304KB)
Metadados
5. Fig. 4. Scatterer reconstruction based on data corrected for the bias of the transducers: (a) — double angular spectrum of the scattering amplitude obtained after data correction; cross-section x = 0 (b) — real and (c) — imaginary parts, as well as cross-sections (d) — y = 10λ0 and (d) — y = −20λ0 of the real part for the true scatterer v (thin solid line) and for the estimate of this scatterer v ˆ, reconstructed from the corrected data (thick dotted line).

Baixar (217KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © The Russian Academy of Sciences, 2025