автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.03, диссертация на тему:Измерение координат объектов в ультразвуковой эходиагностике методами синтезированной апертуры

На правах рукописи

ТЮРИН ДМИТРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

УДК 621.365.5

ИЗМЕРЕНИЕ КООРДИНАТ ОБЪЕКТОВ В УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЭХОДИАГНОСТИКЕ МЕТОДАМИ СИНТЕЗИРОВАНОЙ АПЕРТУРЫ

Специальность 05.11.03 - "Приборы и методы контроля природной

среды, веществ, материалов и изделий"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2004

Работа выполнена в Казанском Государственном техническом университете им. А.Н.Туполева

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки и техники РТ, доктор технических наук, профессор Седельников Ю.Е

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Саиткулов В.Г кандидат технических наук Степанов В.В.

Ведущая организация:

ЗАО НИИИН МНПО "Спектр", г.Москва

Защита состоится на заседании диссертационного совета Д 212.079.04 при Казанском государственном техническом университете им. А.Н.Туполева "?/)" {2 2004Г. в часов по адресу: 420111,

г. Казань, ул. К. Маркса, 10

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке

Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева По адресу: Казань, ул. К. Маркса, 10

Отзыв на автореферат в 2-х экземплярах, заверенный печатью организации, Просим высылать по адресу: 420111, Казань, ул.К.Маркса,10

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета, Кандидат технических наук, доцент

В.А.Козлов

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Ультразвуковые методы нашли широкое применение ' в различных областях: эхолокационной медицинской диагностике (УЗИ), ультразвуковой дефектоскопии, гидролокации. В последние годы все более широко используются методы и технические средства опирающиеся на современные компьютерные методы послеизмерительной обработки. Цифровые методы, нашедшие применение и рекомендованные к использованию, решают широкий спектр задач: оптимальной фильтрации с целью увеличения отношения сигнал/шум, компенсации частотной неравномерности измерительных трактов, распознавании образов, реконструкции изображений и др.

Среди различных направлений улучшения качества эхолокационной диагностики в последнее время все больше внимания привлекают когерентные методы. Среди них можно упомянуть методы акустической голографии, использование многоэлементных фазированных решеток акустоэлектрических преобразователей, методы сфокусированных излучателей и синтезированных апертур (8АРТ-методы). Когерентные методы, помимо возможности улучшения отношения сигнал/шум, повышения разрешающей способности при ультразвуковом сканировании позволяют измерять координаты наблюдаемых объектов с высокой точностью, т.е. с погрешностью меньше длины волны ультразвуковых колебаний. В ряде приложений, например, при трансабзоминальной диагностике, диагностике труб и оболочек существует потребность в определении координат с высокой точностью. Однако, к настоящему времени в литературе отсутствуют исчерпывающие данные как в отношении достижимой точности, так и в части факторов, влияющих на ухудшение точностных характеристик когерентных методов эхолокационной диагностики. Выработка путей улучшения этих показателей представляют актуальную задачу.

Целью работы является повышение точности определения координат малоразмерных объектов в эхолокационной диагностике методами дискретной когерентной сфокусированной апертуры. Достижение сформулированной цели требует решения ряда более частных взаимоувязанных задач:

- Анализа потенциальной точности измерения координат малоразмерных отражающих объектов типовым методом когерентной сфокусированной апертуры;

- Выявление преобладающих факторов, влияющих на снижение точностных показателей;

- Разработки методов повышения точности измерения, основанных на мерах по ослаблению влияния указанных негативных факторов;

- Выработки рекомендаций по практическому использованию предлагаемых мер.

Научная новизна основных результатов диссертации состоит в следующем:

- Впервые проведен анализ и получены оценки потенциальной точности измерения координат малоразмерных отражающих объектов, в том числе, с учетом влияния разбросов параметров материала и приема отраженных сигналов от других отражающих объектов;

РОС НАЦИОНАЛЬНА«! 3 БИБЛИОТЕКА

у

- Установлено, что значительное влияние на снижение потенциально достижимой точности измерения координат оказывает априорная неопределенность величины скорости распространения волны вследствие разброса свойств однотипных объектов и получены количественные оценки этого эффекта;

- Установлено, что при использовании в эхолокационной диагностике когерентных методов с достаточно длительными зондирующими импульсами наблюдается отклонение наблюдаемого положения отражающего объекта от истинного из-за влияния отражений от других объектов;

- Предложен и апробирован в процессе математического моделирования многочастотный метод повышения точности определения координат малоразмерного объекта, позволяющий устранить влияние разбросов параметров (скорости распространения) материалов. Метод защищен патентом РФ;

- Предложены и апробированы в процессе моделирования методы устранения влияния мешающих отражений, основанные на максимизации принятого сигнала от объекта в точке фокусировки при подавлении мешающих отражений. Все описанные операции допускают реализацию путем цифровой обработки в реальном масштабе времени.

Практическая значимость результатов диссертации заключается в возможности использования их для улучшения точностных показателей современных и перспективных средств эхолокационной технологии синтезированных апертур с когерентной обработкой принятых сигналов. Использование разработанных приемов либо не требует существенного изменения структуры и состава используемых средств (изменения касаются алгоритма цифровой обработки), либо могут быть достигнуты при несущественном техническом усложнении.

Практическое использование результатов диссертации. Предложенные методы повышения точности использованы при выполнении НИОКР по проекту МНТЦ №1915, выполнявшейся ФГУП "Производственное объединение «Октябрь» в рамках программы МНТУ в 2001-2002 г. Кроме того, результаты материалов диссертации использованы в учебном процессе КГТУ-КАИ при выполнении дипломных работ (бакалавры и инженеры 2002 - 2004 г.г.)

На защиту выносятся следующие основные положения работы:

- Предварительные аналитические оценки достижимой точности определения координат малоразмерных объектов методами дискретной сфокусированной апертуры;

- Результаты моделирования точностных показателей при определении координат малоразмерных объектов методами дискретной сфокусированной апертуры. Указанное исследование проведено путем имитационного моделирования процесса измерения эксперимента;

- Выводы о наличии превалирующих факторов, снижающих достижимую точность измерения координат малоразмерного объекта, а именно, влияние разбросов параметров материалов и влияние отражений от соседних объектов;

Методы исследований. При решении сформулированных задач в работе использованы следующие методы: теория планирования эксперимента, эле-

менты теории вероятности и математической статистики, методы имитационного моделирования, элементы алгебры и методов математической оптимизации. При расчетах использованы ППП - Mathcad, Statistica, Pascal.

Достоверность и обоснованность основных положений диссертации определяются выбором апробированных математических моделей, адекватных реальным процессам, использование математического моделирования, корректным использованием математического аппарата, совпадением полученных результатов с известными данными в анализируемой и смежных областях.

Апробация результатов и публикации. Основные результаты работы прошли апробацию на различных научно-технических конференциях, в том числе: Международный симпозиум "Надежность и качество 2003", Пенза 2003г.; Всероссийская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов "Биотехнические медицинские и экологические системы и комплексы " (БИОМЕДСИСТЕМЫ-2003)., Рязань, 2003; Юбилейная международная НПК "Современные техника и технологии" (СТТ 2004), Томск, 2004г.; Туполевские чтения (Международная молодежная научная конференция), Казань, 2004г.

По материалам диссертации опубликовано 8 работ, среди которых 4 статьи в журналах, 4 -тезисы докладов научно-технических конференций. Получено положительное решение по заявке на выдачу патента РФ.

Личный вклад. Формулировка всех поставленных задач, выбор методов решения, интерпретация основных полученных результатов, а также выводов и рекомендация принадлежат автору.

Структура и объем диссертации. Диссертация содержит 151 страницу текста с 21. страницами иллюстраций. Список цитируемых источников включает 136 наименований. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов по работе, заключения и приложений. В приложении вынесены результаты имитационного моделирования, листинги программ, материалы патентных заявок. Автор выражает благодарность доценту кафедры РТС КГТУ им. А.Н.Туполева к.т.н. Застела М.Ю. за научные консультации.

II. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведен краткий обзор состояния вопроса. Отмечается, что методы ультразвуковой эхолокации нашли широкое применение при решении задач контроля различных материалов, объектов и изделий, в том числе медицинской ультразвуковой диагностики и ультразвуковой дефектоскопии. Совре-'менные средства контроля широко используют различные методы, опирающиеся на применение средств вычислительной техники и аппарат цифровых методов обработки информации. В ряде приложений, при осуществлении контроля требуется определять координаты наблюдаемого малоразмерного отражающего объекта с высокой точностью. Среди известных способов определения местоположения таких объектов наиболее высокие точностные характеристики потенциально могут обеспечивать когерентные методы, представителями которых являются методы когерентной сфокусированной апертуры, в особенности осно-

ванные на идее синтезированной апертуры (когерентные SAFT-процедуры). К настоящему времени в литературе отсутствуют достаточно полные данные о предельной достижимой точности указанных методов, данные количественного анализа влияния сдерживающих факторов и рекомендации по выбору путей нейтрализации негативного влияния указанных факторов. На основании проведенного обзора делается вывод об актуальности темы исследований, формируются цель работы и основные задачи.

В первой главе содержится изложение различных вариантов построения дискретных сфокусированных апертур. Отмечается, что наибольший практический интерес среди них представляет виртуальные многоэлементые системы, реализующие принципы когерентной дискретной синтезированной апертуры. Рассматриваются различные разновидности дискретных сфокусированных апертур, дается их классификация, включающая линейные, плоские (поверхностные) системы, совмещенные и раздельные приемо-передающие, а также, различающиеся по типу используемых волн - с поперечным и наклонным излучением. Проводится частичное сравнение вариантов. Выбирается для последующего анализа базовый вариант системы с раздельным многоэлементым приемным каналом при поперечном зондировании, приводятся обоснования для такого выбора.

Для выбранного варианта построения дискретной сфокусированной апертуры даются предварительные оценки энергетического выигрыша по сравнению с использованием для зондирования одиночного элемента. Показано, что в зависимости от ширины диаграммы направленности элемента, глубины нахождения объекта и затухания волны в среде существует наиболее целесообразный размер дискретной апертуры, обеспечивающей наибольший энергетический выигрыш.

Также в первой главе приводятся результаты предварительной оценки предельной достижимой точности и разрешающей способности метода дискретной сфокусированной апертуры. Оценки проведены для случая, когда размер апертуры соответствует максимальному значению, в свою очередь определяемому расстоянием до объекта. Полученные оценки показывают потенциальную возможность определения местоположения интересующего объекта с погрешностью, значительно меньшей длины волны в контролируемом материале:

т.е.

X

^Ь»(0,074...0,056)<х

где 0дг И Од, - среднеквадратические значения погрешности определения вертикальной и горизонтальной координат, о - относительное СКО шумов на выходе приемного преобразователя (с учетом шумов приемника и структурных шумов), N - число элементов виртуальной апертуры при шаге решетки, равном длине волны.

Рассматривается вопрос о влиянии основных негативных факторов, способных снизить точность измерения координат объекта. Показано, что вследствие априорной неопределенности точного значения скорости распространения волны (из-за разброса параметров материала) точность измерения может заметно ухудшаться. Получена предварительная оценка этого эффекта при ряде упрощающих предположений: малости указанных разбросов, отсутствия затухания волны в среде и равномерности амплитудного распределения в приемной апертуре. Указанная оценка имеет вид:

_Дх = 0_

да1,32...1,525у

где - относительные, в долях длины волны среднеквадратические зна-

чення погрешности определения горизонтальной и вертикальной координат, относительная погрешность значения скорости распространения волны в материале, N - число виртуальных излучателей, расположенных с шагом в одну длину волны, (т.е. N размер апертуры в долях длины волны).

Также в первой главе проведено предварительное изучение вопроса о влиянии мешающих отражений на точность определения координат объекта. Показано, что наличие близко расположенных источников отражений приводит к кажущемуся смещению точки максимума наблюдаемого объекта. Указанное смещение имеет место всегда, если указанный мешающий объект находится на таких расстояниях от интересующего объекта, которые не позволяют осуществить из разделения по времени запаздывания финитного отраженного сигнала. Получены предварительные оценки указанного вида погрешностей в зависимости от относительного удаления мешающего объекта и относительной амплитуды мешающей отраженной волны. Показано, что оценка указанной погрешности имеет вид:

да (0,05...0,03)аоя¥> да (0,074...0,056)о<щр,

где - среднеквадратическое значение величины отношения сигнал \ «по-

меха» для отдельного элемента приемной апертуры.

Таким образом, материалами первой главы установлены основные мешающие факторы и получены предварительные оценки их влияния на точность определения местоположения контролируемого квазиточечного объекта.

Вторая глава диссертации посвящена уточненному анализу точности определения координат квазиточечного объекта методом дискретной сфокусиро-

7

Аг/ЛввИбРх;

ванной апертуры. Необходимость проведения такого анализа определяется с одной стороны выявленными в первой главе мешающими факторами, и, с другой стороны, приближенным характером ранее полученных результатов. В главе 2 анализ точности определения местоположения квазиточечного объекта проводится с учетом реальных характеристик направленности элемента решетки, неравномерного амплитудного распределения (оптимального с точки зрения отношения сигнал/шум) и с учетом затухания волн в материале, а также с учетом разбросов скорости распространения волны.

Оценка точности определения координат осуществлена методами имитационного моделирования. Математическая модель процесса включает описание амплитуд и фаз колебаний на выходе каждого из приемных преобразователей, наличие аддитивной шумовой составляющей, оптимальную по энергетическому критерию обработку комплексного весового суммирования принятых сигналов, определение координаты объекта по критерию максимума мощности суммарного выходного сигнала при варьировании положения точки фокусировки (в соответствии с принципами SAFT- метода).

Вводу многофакторного характера моделируемого процесса, в том числе включающего наличие двух случайных факторов (шум и разброс параметров) осуществление процесса моделирования базируется на подходах теории планирования эксперимента.

Для обеспечения корректности результатов исследования, реализована методика, состоящая из следующих этапов:

- Выбор независимых переменных - факторов, и зависимых переменных -откликов;

Разработка имитационной модели и ее отладка;

- Тактическое планирование имитационных экспериментов: Стратегическое планирование имитационных экспериментов;

- Корреляционный анализ результатов имитационного моделирования;

- Обработка результатов имитационного моделирования (регрессионный анализ результатов имитационного моделирования).

- Оценка степени влияния факторов на отклики.

В результате проведенного исследования поставлены и решены следующие задачи:

- Разработана методика имитационного моделирования, обеспечивающая его проведение с заданной достоверностью, и представление результатов моделирования математическими зависимостями;

Разработана имитационная модель в среде MathCad 2001 Professional.

- Проведено тактическое и стратегическое планирование имитационных экспериментов. По результатам тактического планирования определено количество реализаций для получения оценок математических ожиданий и стандартных отклонений откликов с принятой доверительной вероятностью ß = 0,95 (с уровнем значимости а = 0,05). Принято количество n = 1100 реализаций в каждом проводимом эксперименте;

При допущении о нелинейных зависимостях откликов от влияющих на

них факторов разработан ортогональный центральный композиционный план (ОЦКП), состоящий из 43 экспериментов, в качестве ядра которого принят план полного факторного эксперимента (ПФЭ), состоящий из 32 экспериментов, плюс центральная точка;

По результатам имитационного моделирования вычислены коэффициенты линейной корреляции и критическое значение коэффициента линейной корреляции, которое позволило провести предварительный статистический анализ и сделать предварительный отбор переменных для получения уравнений регрессии;

- Сформулирована задача получения уравнений регрессии, получены нелинейные уравнения регрессии, удовлетворяющие поставленным условиям. Полученные количественные соотношения имеют вид:

с&х = -0,600616 + 0,265009 • 4Sd + 0,368353 • — +

+ 0,155823 • Valpha + 0,282979 - 4Ья + 0,004804 • Zf

а* д.- = 0,213969 + 0,053 160 • ln&i + 0,258285 • Jaifii + ОД754713 • ехр(0,02 - Zf)+

+ 0,325845 • VSv -0,00011113-^Г2 — 0.084777 • alpha

где а^. и о^ среднеквэдратические значения погрешности определения

поперечной и продольной координат, Sd,Sv,Zf,alpha- СКО отношения

сигнал/ шум, СКО относительных разбросов скорости распространения, глубина точки фокусировки в долях длины волны и затухание на единицу длины волны соответственно.

Результаты проведенного моделирования позволили установить следующие факты и закономерности:

- При типовых значениях разброса значений скорости распространения волн в среде шумов приемного устройства, шумов вследствие рассеяния волн на мелкомасштабных нерегулярностях среды и помех в виде отраженных сигналов от близко расположенных объектов с относительным уровнем и умеренном значении коэффициента затухания волн в среде потенциальная точность определения как поперечной так и продольной координат bz отражающего объекта методом попеременной фокусировки дискретной когерентной апертуры в зоне Френеля весьма высока. При указанных условиях среднеквадратические значения погрешностей измерения 0ы и ош не превышают величины порядка 0.3 длины волны.

- Потенциальная точность измерения поперечной координаты заметно превышает погрешность измерения продольной координаты: соответствующее значение погрешности меньше величины при прочих равных условиях в 3.7...5.8 раз.

Наличие затухания волны в материале приводит к снижению потенциальной точности измерения координат при увеличении расстояния до наблюдаемого объекта. Это влияние сказывается в большей мере на точность из-

9

мерения продольной координаты 0д2. Этот факт объясняется как уменьшением отношения сигнал\шум, так и увеличением области фокусировки вследствие снижения вклада наиболее удаленных от объекта участков приемной апертуры.

Наиболее значимыми факторами, влияющими на потенциальную точность измерения координат объекта методами сфокусированной апертуры являются величина отношения сигнал\шум, априорная неопределенность значения скорости распространения волны вследствие разброса параметров материала и потери в среде распространения волны.

Снижение потенциальной точности измерения координат вследствие влияния суммарной аддитивной и мультипликативной случайных составляющих при соизмеримых значениях близко по порядку величины. Это, в частности, означает, что при достаточно высоком уровне отраженного сигнала, высокой однородности материала (или не слишком высокой частоте колебаний, когда влияние эффектов рассеяния на мелкомасштабных нерегулярностях среды незначительно) и отсутствии мешающих отражений основным фактором, ограничивающим потенциальную точность измерения координат становится отличие скорости распространения волны от априорно известного значения, возникающего вследствие разброса физических параметров среды.

В третьей главе изложены результаты исследований, целью которых является ослабление влияния факторов, снижающих достижимую точность определения координат квазиточечного объекта методом дискретной сфокусированной апертуры:

- Наличие априорной неопределенности значения скорости распространения волны в исследуемом образце материала;

- Влияния отражений от соседних отражающих объектов, неустранимых методами селекции по времени прихода.

Для ослабления влияния неопределенности значения скорости распространения (разброса значений скорости) предлагается использовать видоизмененный способ измерения, представляющий собой модификацию типовой 8ЛРТ-процедуры. Согласно предлагаемому способу измерение координат производится двухчастотным методом, заключающемся в следующем. Измерение зондирующего сигнала и прием осуществляется при двух несовпадающих значениях несущей частоты - Суть предлагаемого метода определения местоположения объекта состоит в следующем . УЗ зондирование осуществляют волнами двух несовпадающих частот, для каждой из частот формируют 2М предварительных изображений, определенных для М различных предполагаемых значений скорости распространения волны в материале. Затем проводят попарное сравнение каждой из М пар предварительных изображений, определенных для обеих частот при одинаковых значениях скорости распространения и выбирают среди них из них пару изображений наименее отличающихся друг от друга. Окончательное звуковое изображение контролируемого объекта представляется в виде их, полусуммы. При этом все описанные операции легко реализуются путем цифровой обработки согласно описанному алгоритму.

Проведена оценка погрешности измерения вертикальной и горизонтальной координат квазиточечного объекта двухчастотным методом в зависимости от размеров синтезированной апертуры, величины разброса скоростей распространения и относительного разноса частот

В частности, показано, что оценки погрешности измерения координат при использовании двухчастотного метода имеют вид

СТхд„ухч

где среднеквадратические значения погрешности измерения при од-

ночастотном методе и отсутствии разбросов значений скорости распространения волн.

Рис.1. Изображения точечного отражателя, расположенного в точке х=0 Х=5Х при априорной погрешности значения скорости распространения 8У=20% при различных значениях частоты

Рис.2. Изображения точечного отражателя, расположенного вточке х=0 при использовании предложенного метода

Получены также оценки необходимого разноса частот И : при измерении вертикальной координаты

и для случая измерения горизонтальной координаты:

Для ослабления влияния мешающих отражений предложен модифицированный вариант весовой обработки по методу сфокусированной апертуры. Существо предлагаемого метода заключается в следующем. Принятие каждым излучателем сигналы также подвергаются комплексному весовому суммирова-

11

нию. Однако комплексные веса выбираются с учетом условия отсутствия приема мешающих отраженных волн

К(*ф»>'ф»гф]|2=тах

при условиях

ГДе|[/£|- амплитуда выходного сигнала, V„(х^у^г^) - амплитуда 1-го мешающего сигнала, принятого и-М элементом решетки, М- число мешающих сигналов, N >>М-число элементов решетки.

Предложены алгоритмы квазиоптимального выбора весовых коэффициентов согласно данным условиям.

С целью проверки эффективности предложенного метода проведено имитационное моделирование процесса измерения при наличии мешающих отражений. Получены сравнительные оценки погрешности измерения традиционными способами. Показано, что в отсутствии конденсации, кажущееся смещение положения отражающего объекта в зависимости от его удаления от мешающего отражателя и соотношения амплитуд "полезного" и мешающего сигналов составляет величину порядка длины волны. Использование предлагаемых квазиоптимальных алгоритмов позволяет существенно снизить эту погрешность. Повышение точности, в зависимости от интенсивности мешающих отражений и местоположения мешающего объекта составляет величину не менее 1,25... 5,3 раза.

Рис. 3. Фрагмент изображения квазиточечного объекта решеткой без компенсации при наличии мешающего объекта

Рис. 4. Фрагмент изображения квазиточечного объекта решеткой с компенсацией

Также в главе 3 проведены оценки "платы" за достижение указанного эффекта, состоящего в уменьшении результирующего отношения сигнал/шум на уровне выходного сигнала Проведенные числовые расчеты показыва-

ют, что в зависимости от алгоритма выбора весовых коэффициентов Ая, необходимого отношения сигнал/шум (на уровне элемента решетки) и соотношения уровней "полезного" и мешающего сигналов снижение разрешения и энергетических показателей оказывается вполне допустимым и не превышает величины 1,9...2,7 раза. Рис. 3-4 иллюстрируют эффективность предложенных алгоритмов компенсации «мешающих» отражений.

В четвертой главе приводятся данные, относящиеся к практической реализации предложенных способов измерения с улучшенными точностными показателями. Описаны два варианта реализации виртуальной приемной апертуры - с непосредственной оцифровкой сигналов, принятых элементом системы и с использованием синхронного квадратурного детектирования. Также исследован вопрос о требуемой степени когерентности сигналов для реализации виртуальной приемной сфокусированной апертуры. Показано, что при использовании схемы с квадратурным синхронным детектированием требования к необходимой стабильности частоты соответствуют значениям, легко реализуемым аппаратурой на современной элементной базе.

Дня сокращения вычислительных затрат предложен алгоритм организации сканирования при когерентно-импульсном режиме зондирования. Согласно ему сначала осуществляется "грубый" обзор области сканирования с использованием временного стробирования в соответствии с длительностью зондирующего импульса. Если в какой-то из этих областей обнаруживается отражающий объект, для указанной области производится: сканирование методами когерентной апертуры с шагом соответствующим достижимой точности измерений. В результате находится уточненное положение объекта уже в пределах- выделенной, области. Показано, что использование указанного алгоритма позволяет добиться экономии вычислительных ресурсов до нескольких десятков раз.

Также в главе 4 приводятся рекомендации по практическому использованию предлагаемых методов при построении эхолокационной аппаратуры с улучшенными точностными показателями. Проведен анализ целесообразного числа элементов дискретных линейных и плоских сфокусированных апертур в зависимости от требуемой глубины зондирования и коэффициента затухания волны в материале. Выработаны предварительные рекомендации по использованию полученных в работе результатов и предложенных подходов на случай использования их в приемо-передающих дискретных сфокусированных апертурах.

III. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Основной вывод диссертационной работы может быть сформулирован следующим образом: совокупность проведенных исследований и выработанных на их основе практических рекомендаций можно квалифицировать как решение актуальной задачи повышения точностных измерений координат объектов эхолокации методами дискретной сфокусированной апертуры. К числу наиболее существенных результатов, полученных при решении поставленной задачи повышения точности измерений, относятся следующие:

- Получены аналитические оценки разрешающей способности энергетического выигрыша и погрешности измерения координат малоразмерных объектов для случая дискретной сфокусированной апертуры при поперечном зондировании, определены рациональные размеры апертуры в зависимости от расстояния до объекта эхолокации с учетом параметров апертуры и затухания волны в материале;

- На основании результатов моделирования получены уточненные оценки погрешности измерения с учетом удаления объекта зондирования, параметров дискретной апертуры и затухания в среде распространения. Установлено, что при типовых значениях разброса значений скорости распространения волн в среде шумов приемного устройства, структурных шумов вследствие рассеяния волн на мелкомасштабных нерегулярностях среды и помех в виде отраженных сигналов от близко расположенных объектов с относительным уровнем а,, й 0,4 и умеренном значении коэффициента затухания волн в среде среднеквадратические значения погрешности определения поперечной и продольной координат не превышают величины порядка 0.6 длины волны. Методами регрессионного анализа получены соответствующие числовые оценки. Выявлены основные факторы, влияющие на достижимую точность измерения координат: величина отношения сигнал/шум, разброс параметров материала и влияние отражений от окружающих объектов;

- Предложена новая модификация дискретной сфокусированной апертуры, основанная на двухчастотном методе определения координат отражающего объекта. Получены числовые оценки требуемого разноса частот. Показано, что использование двухчастотного метода для дискретной сфокусированной апертуры позволяет в несколько раз снизить погрешность, обусловленную априорной неопределенностью значения скорости распространения волны вследствие разброса параметров материала;

- Предложена новая модификация осуществления дискретной сфокусированной апертуры, позволяющая значительно ослабить влияние отражений от соседних объектов. Для него разработаны алгоритмы квазиоптимального выбора весовых коэффициентов. Получены оценки достигаемых при этом точностных показателей и отношения сигнал/шум. Показано, что использование предлагаемой методики позволяет существенно снизить погрешность измерения (в 1,25...5,3 раза) при допустимом (не более 1,9...2,7) снижении показателей разрешения;

- Рассмотрены практические варианты реализации эхолокационных измерений согласно предлагаемым вариантам метода виртуальной дискретной сфокусированной апертуры, получены оценки допустимого отклонения частот генератора. Показано, что техническая реализация подобных устройств вполне осуществима на существующей элементной базе.

IV. СПИСОК РАБОТ, ОТРАЖАЮЩИХ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

ДИССЕРТАЦИИ

1. Застела М.Ю., Седельников Ю Е., Тюрин Д.В. Использование синтезированных многоэлементных, апертур в задачах ультразвуковой дефектоскопии// Электронное приборостроение. Казань: КГТУ(КАИ), 2003. Вып. 1(29). С.69-77.

2. Тюрин Д.В. Повышение точности определения местоположения малоразмерных объектов при УЗ диагностике // Тез. докл. Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов «Биотехнические медицинские и экологические системы и комплексы» (БИОМЕДСИСТЕМЫ -2003). Рязань, 2003 С.61-62.

3. Тюрин Д.В. Чернышев А.Н. Якимов, И.М. Имитационное моделирование в задачах оценки потенциальной точности устройств эхолокации в зоне Френеля // Исследования по информатике. Вып.8 Издательство «Отечество», Казань, 2004, с. 24-28.

4. Потапова О.В., Седельников Ю.К, Тюрин Д.В. Виртуальные сфокусированные многоэлементные антенны в диссипативных средах // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. Самара: изд-во "Самарский университет", 2004. Т.7. №1. С.80-85.

5. МПК ОО ГЫ 29/04. Способ формирования звукового изображения контролируемого объекта // Дорофеев ВА, Кубланов В.С., Седельников Ю.Е., Тюрин Д.В. Решение о выдаче Патента РФ по заявке №2003126124/28(027812) от 06. 08.2004 г.

6. Тюрин Д.Н. Шакиров А. С. Оценка эффективности сфокусированных апертур в диссипативных средах // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. Самара: изд-во "Самарский университет", 2004. Т.7. №1. С.86-87.

7. Тюрин Д.В. Повышение точности определения координат объектов эхолокации методами синтезированной апертуры. XII Туполевские чтения Международная молодежная научная конференция 10-11 ноября 2004. Материалы конференции. Том IV с. 22-23.

8. Тюрин Д.В. Чернышев А.В. Оценка потенциальной точности устройств эхолокации в зоне Френеля методами имитационного моделирования. XII Туполевские чтения Международная молодежная научная конференция 10-11 ноября 2004. Материалы конференции. Том IV с. 23-24.

9. Застела М.Ю., Тюрин Д.В. Импульсно-когерентный синтез апертур в задачах ультразвуковой эхологации//Элехтронное приборостроение.Казань: нзд-во «Новое знание», 2004. Вып. 2 (36) с 70-79.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ.л. 1,0. Усллечл. 0,93. Усл.кр.-отт. 0,93. Уч.-издл. 0,98. Тираж 100. Заказ Д 265.

Типография Издательства Казанского государственного технического университета 420111, Казань, К. Маркса, 10

Введение

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 1.

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 2.

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 А„.

3.4.4. Результаты численного моделирования.

3.5. Влияние нестабильности частоты.

3.6. Оценка эффекта повышения точности.

3.7. Выводы по главе 3.

Глава 4. Вопросы практической реализации предлагаемых методов повышения точности измерений координат объектов.ИЗ

4.1. Задачи практической реализации.

4.2. Квазинепрерывные и импульс но-когерентные сфокусированные апертуры.

4.3. Выбор рационального 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 4.

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 доплеро-графию 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;

• В машиностроении при производстве металлических конструкций и их соединений;

• При производстве пластмасс, композитных соединений и изделий из них;

• В строительстве для контроля блоков и конструкций, а также их соединений;

• В химическом производстве, энергетике и др. для контроля трубопроводов, реакторов и т.д., подверженных коррозии;

• В радиоэлектронике и приборостроении - для контроля изделий, в том числе микроэлектроники;

• В научно-исследовательских лабораториях для изучения свойств твердых тел.

Исторически, методы ультразвуковой диагностики берут начало от работ 20-х годов С .Я.Соколова [22]. Исторический очерк дальнейшего развития ультразвуковых методов дан в [13]. К настоящему времени ультразвуковым методам посвящена обширная литература, издаются периодические журналы - "Дефектоскопия", "Акустический журнал" - Россия, "Ultrasouic", "J.Acoust Soc." -США и др. Регулярно проводятся международные симпозиумы по проблемам неразрушающего контроля и акустических методов и т.д.

Дать, даже в краткой форме обзор важнейших достижений в этой области в рамках данной диссертации не представляется возможным ввиду огромного количества фактически наработанного материала. Так, например, только книга [13] содержит 1752 литературные ссылки, [1] - 133 наименования. Кроме того, помимо научной и учебной литературы существует достаточно обширный круг документов и практических руководств, относящихся непосредственно к исследованию ультразвуковых методов контроля в различных конкретных областях исследования [16-21, 27-34]. Поэтому ограничимся рассмотрением некоторых тенденций, характеризующих современное состояние теории и техники ультразвуковой эхолокации. На наш взгляд среди них можно выделить два направления:

• Развитие и совершенствование устройств, осуществляющих преобразование электрических колебаний в акустические и обратные преобразования;

• Использование современных методов послеизмерительной обработки с целью повышения качества и достоверности контроля.

Остановимся кратко на существе указанных направлений.

Для первого из перечисленных направлений характерно, прежде всего, повышенное внимание к вопросам разработки более современных устройств преобразования электрических сигналов в акустические [1, 13, 14, 16-21, 3554]. Неослабевающий интерес к разработкам более эффективных, в частности, широкополосных преобразователей, подчеркивается и в обзорных работах [5557]. Кроме того, интенсивные исследования и разработки проводятся в направлении оптимизации направленных свойств преобразователей, для чего широко используются методы, ранее развитые в теории антенн [58-68]. Кроме того, все больше влияние привлекает использование дискретных многоэлементных преобразователей, аналогичных антенным решеткам для радиолокации [105]. Использование фазированных решеток в эхолокации позволяет существенно повысить оперативность и информативность контроля [70, 55, 56, 66, 69].

Второе, также активно развивающееся направление, - методы вторичной обработки информации, фильтрации, формирования и анализа изображений, распознавания образов и т.д. Важно подчеркнуть, что мощным импульсом для широкого применения этих методов в ультразвуковой эхолокации стал прогресс в вычислительной технике. В настоящее время в задачах ультразвуковой эхолокации компьютерные методы развиваются в направлениях - фильтрации для обнаружения слабых сигналов на фоне мешающих отражений [15,82], компенсации искажений в электроакустических трактах [15], повышения качества изображений [73, 82, 55, 56], восстановлении и обработке изображений [83, 89, 91, 92]. При этом используются не только временные и спектральные характеристики сигналов, но и статистические характеристики [90-91].

Необходимо отметить, что существующие методы излучения, приема и обработки эхолокационной информации можно подразделить на некогерентные (без учета фазы колебаний) и когерентные (с учетом фазы). Наиболее информативны и перспективны когерентные методы, что отмечается в ряде обзоров, например, [55].

Среди когерентных методов следует выделить две группы близких по физической сущности методов: методы акустической голографии [15, 80, 77, 100] и методы синтезированной апертуры [111-121]. Первые из них являются акустическим аналогом оптической голографии и имеют в основе регистрацию интерференционной картины, возникающей при взаимодействии когерентных колебаний, отраженных от объекта и опорного колебания, и, затем, последующего восстановления. Методы синтезированной апертуры имеют в основе разнесенный во времени прием и обработку отраженных сигналов в различных точках вблизи объекта с последующим когерентным суммированием, что приводит к результатам, аналогичным использованию большой многоэлементной решетки. Эти методы получили название SAFT-методов. По своим возможностям SAFT-процедуры и методы акустической голографии весьма близки друг к другу. Главное их отличие состоит в способе регистрации волновых фронтов и последующих алгоритмах обработки. В определенном смысле SAFT методы предпочтительнее, т.к. более универсальны и требуют меньших вычислительных ресурсов.

Среди различных по своему характеру задач, решаемых методами ультразвуковой эхолокации, выделим те, в которых требуется осуществить локализацию наблюдаемого объекта с высокой точностью. Иными словами это задачи, связанные с определением пространственных координат отражающего объекта.

Примерами ситуаций, где требуется не только обнаружение малоразмерных объектов, но и точная их локализация является, прежде всего, ряд задач медицинской диагностики. Например, кордоцентез в трансабдоминальной диагностике в акушерстве [2, 6], в диагностике, терапии новообразований, эндоскопических операциях и др. [4, 10, 11]. Аналогичные задачи возникают также в диагностике труб и оболочек (локализация дефекта по положению в толще материала) [15, 24, 31, 32]. К настоящему времени разработан и практически используется ряд приемов, большинство из которых имеет в основе определение направления (пеленга) на отражающий объект и удаления его от точек расположения приемного и передающего излучателей [13,15,21] и другие.

Разработаны такие более совершенные приемы, позволяющие повысить точность локализации объекта - контроль несколькими прямыми и наклонными искателями [13], дальномерные методы - ALOK, методы, основанные на использовании синтезированных апертур - SAFT-методы [13, 93-95], сканирование в нескольких плоскостях - P-scan [13], Sutar [13]. Кроме того, локализация объекта возможна при реализации методов формирования акустического изображения объекта, т.е. в различных системах звуковидения [73, 78, 79], в том числе голографическими методами [15,104 и др.].

О важности задач точной локализации отражающих объектов свидетельствует неослабевающее внимание к этому вопросу [106-109]. Как следует из проведенных исследований, а также из фундаментальных положений теории радиолокации [110] наибольшую точность измерений координат отражающего объекта потенциально могут обеспечить различные варианты когерентных методов локации. К числу наиболее удобных для реализации относятся методы синтезированной апертуры. Однако, к настоящему времени ряд вопросов, связанных как с оценками достижимой точности, так и реализации SAFT методов, в том числе с учетом ряда дестабилизирующих факторов, исчерпывающего рассмотрения не получили. Перечисленные обстоятельства, а именно необходимость в решениях и отсутствие исчерпывающих решений определяют актуальность решения задач анализа и повышения точности ультразвуковой эхолокации методами дискретной синтезированной апертуры.

Целью работы является повышение точности определения координат малоразмерных объектов в эхолокационной диагностике методами дискретной когерентной сфокусированной апертуры. Достижение сформулированной цели требует решения ряда более частных взаимоувязанных задач: - Анализа потенциальной точности измерения координат малоразмерных отражающих объектов типовым методом когерентной сфокусированной апертуры;

- Выявление преобладающих факторов, влияющих на снижение точностных показателей;

- Разработки методов повышения точности измерения, основанных на мерах по ослаблению влияния указанных негативных факторов;

- Выработки рекомендаций по практическому использованию предлагаемых мер.

Научная новизна основных результатов диссертации состоит в следующем:

- Впервые проведен анализ и получены оценки потенциальной точности измерения координат малоразмерных отражающих объектов, в том числе, с учетом влияния разбросов параметров материала и приема отраженных сигналов от других отражающих объектов;

- Установлено, что значительное влияние на снижение потенциально достижимой точности измерения координат оказывает априорная неопределенность величины скорости распространения волны вследствие разброса свойств однотипных объектов и получены количественные оценки этого эффекта;

- Установлено, что при использовании в эхолокационной диагностике когерентных методов с достаточно длительными зондирующими импульсами наблюдается отклонение наблюдаемого положения отражающего объекта от истинного из-за влияния отражений от других объектов;

- Предложен и апробирован в процессе математического моделирования многочастотный метод повышения точности определения координат малоразмерного объекта, позволяющий устранить влияние разбросов параметров (скорости распространения) материалов. Метод защищен патентом РФ;

- Предложены и апробированы в процессе моделирования методы устранения влияния мешающих отражений, основанные на максимизации принятого сигнала от объекта в точке фокусировки при подавлении мешающих отражений. Все описанные операции допускают реализацию путем цифровой обработки в реальном масштабе времени.

Практическая значимость результатов диссертации заключается в возможности использования их для улучшения точностных показателей современных и перспективных средств эхолокационной диагностики, основанной на технологии синтезированных апертур с когерентной обработкой принятых сигналов. Использование разработанных приемов либо не требует существенного изменения структуры и состава используемых средств (изменения касается алгоритма цифровой обработки), либо могут быть достигнуты при несущественном техническом усложнении.

Практическое использование результатов диссертации. Предложенные методы повышения точности использованы при выполнении НИОКР, выполнявшейся ПО «Октябрь» по проекту МНГЦ № 1915 2001- 2003 г. Кроме того, результаты материалов диссертации использованы в учебном процессе КГТУ-КАИ при выполнении дипломных работ исследовательского плана (бакалавры и инженеры 2002 - 2004 г.г.)

На защиту выносятся следующие основные положения работы:

- Предварительные аналитические оценки достижимой точности определения координат малоразмерных объектов методами дискретной сфокусированной апертуры;

- Результаты моделирования точностных показателей при определении координат малоразмерных объектов методами дискретной сфокусированной апертуры. Указанное исследование проведено путем имитационного моделирования процесса измерения эксперимента;

- Выводы о наличии превалирующих факторов, снижающих достижимую точность измерения координат малоразмерного объекта, а именно, влияние разбросов параметров материалов и влияние отражений от соседних объектов.

Методы исследований. При решении сформулированных задач в работе использованы следующие методы: теория планирования эксперимента, элементы теории вероятности и математической статистики, методы имитационного моделирования, элементы алгебры и методов математической оптимизациз-l При выполнении расчетов использованы программные средства - Mathcad, Statistica, Pascal.

Достоаерность.Л -обоснованность основных положений диссертации определяются аккуратным выбором апробированных математических моделей, адекватных реальным процессам, использование математического моделирования, корректным использованием математического аппарата, совпадением полученных результатов с известными данными в анализируемой и смежных областях.

Апробация результатов и публикации. Основные результаты работы прошли апробацию на различных научно-технических конференциях, в том числе: Международный симпозиум "Надежность и качество 2003", Пенза 2003г.; Всероссийская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов "Биотехнические медицинские и экологические системы и комплексы " (БИОМЕДСИСТЕМЫ-2003)., Рязань, 2003; Юбилейная международная НПК "Современные техника и технологии" (СТТ 2004), Томск, 2004г.; Туполевские чтения (Международная молодежная научная конференция), Казань, 2004г.

По материалам диссертации опубликовано 9 работ, среди которых 4 статьи в сборниках трудов конференций, 3 Тезиса докладов. Подана 1 заявка на выдачу патента РФ.

Личный вклад. Формулировка всех поставленных задач, выбор методов решения, интерпретация основных полученных результатов, а также выводов и рекомендация принадлежат ангору.

Структура и объем диссертации. Диссертация содержит 152 страницы текста. Список цитируемых источников включает 136 наименований. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов по работе, заключения и приложения. В приложении вынесены листинги программ. Автор выражает благодарность доценту кафедры РТС КГТУ им. А.Н.Тупояева к.т.н. Застела MJO. за научные консультации.

4.7. Выводы по главе 4

1. Предложен и обоснован комбинированный метод обзора, заключающийся в сочетании традиционного амплитудного зондирования в импульсном режиме и когерентной обработкой методами дискретной сфокусированной апертуры в пределах объема, соответствующего длительности импульса.

2. Проведена оценка размеров области, соответствующей временному стробированию для окрестности точки фокусировки.

3. Сравнение временных затрат при полном обзоре методами синтезированной апертуры и при комбинированном методе обзора показывает значительную экономию вычислительных ресурсов. Так при размере области сканирования 28А, х 14А, и точности измерений в О,IX, длительности импульса в 5 периодов частоты заполнения, выигрыш составляет около 50 раз.

4. Получены оценки рационального числа элементов апертуры в зависимости от параметров материала и глубины фокусировки.

5. Получены оценки необходимой степени когерентности при реализации синтезированных апертур при различных вариантах осуществления. Показано, что при типовых значениях относительной нестабильности частоты, реализация синтезированных апертур на частоте несущего колебания возможна при организации контроля с использованием матриц излучателей, а при осуществлении синтезирования после синхронного детектирования при любом способе построения. Требуемая степень частотной нестабильности при этом может быть реализована без использования специальных средств стабилизации частоты.

6. Проведенное численное моделирование показало, что ухудшение таких показателей как отношение сигнал/шум и разрешающая способность для сфокусированных апертур с компенсацией нежелательных отражений ухудшаются не более чем 1,9.2,7 раза, что позволяет рекомендовать методы компенсации при приеме для практического использования.

7. Выработаны предварительные рекомендации по использованию полученных в работе результатов и предложенных подходов на случай использования их в приемо-передающих дискретных сфокусированных апертурах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной вывод по работе может быть сформулирован следующим образом: совокупность проведенных исследований и выработанных на их основе практических рекомендаций можно квалифицировать как решение актуальной задачи повышения точностных измерений координат объектов эхолокации методами дискретной сфокусированной апертуры. К числу наиболее существенных результатов, полученных при решении поставленной задачи повышения точности измерений, относятся следующие:

• Получены аналитические оценки разрешающей способности энергетического выигрыша и погрешности измерения координат малоразмерных объектов для случая дискретной сфокусированной апертуры при поперечном зондировании, определены рациональные размеры апертуры в зависимости от расстояния до объекта эхолокации с учетом параметров апертуры и затухания волны в материале;

• На основании результатов моделирования получены уточненные оценки погрешности измерения с учетом удаления объекта зондирования, параметров дискретной апертуры и затухания в среде распространения. Установлено, что при типовых значениях разброса значений скорости распространения волн в среде gv < 0.05, шумов приемного устройства, структурных шумов вследствие рассеяния волн на мелкомасштабных нерегулярностях среды и помех в виде отраженных сигналов от близко расположенных объектов с относительным уровнем о <0.4 и умеренном значении коэффициента затухания волн в среде (аЯ) <1.6, среднеквадратические значения погрешности определения поперечной и продольной координат а^ не превышают величины порядка 0.6 длины волны. Методами регрессионного анализа получены соответствующие числовые оценки. Выявлены основные факторы, влияющие на достижимую точность измерения координат: величина отношения сигнал/шум, разброс параметров материала и влияние отражений от окружающих объектов;

• Предложена новая модификация дискретной сфокусированной апертуры, основанная на двухчастотном методе определения координат отражающего объекта. Получены числовые оценки требуемого разноса частот. Показано, что использование двухчастотного метода для дискретной сфокусированной апертуры позволяет существенно в несколько раз снизить погрешность, обусловленную априорной неопределенностью значения скорости распространения волны вследствие разброса параметров материала;

• Предложена новая модификация осуществления дискретной сфокусированной апертуры, позволяющая значительно ослабить влияние отражений от соседних объектов. Для него разработаны алгоритмы квазиоптимального выбора весовых коэффициентов. Получены оценки достигаемых при этом точностных показателей и отношения сигнал/шум. Показано, что использование предлагаемой методики позволяет существенно снизить погрешность измерения (в 1.25.5.3 раза/ при допустимом (не более 1.9.2.7) снижении энергетических показателей разрешения.

Рассмотрены практические варианты реализации эхолокационных измерений согласно предлагаемым вариантам метода виртуальной дискретной сфокусированной апертуры, получены оценки допустимого отклонения частот генератора. Показано, что техническая реализация подобных устройств вполне осуществима на существующей элементной базе.

1. Домаркис В.К, Пилецкас Э.Л. Ультразвуковая эхоскопия. JL: Машиностроение, Ленингр.отд., 1988. 276 с.

2. Демидов В.Н. Ультразвуковая диагностика в акушерстве. М.: Медицина, 1982. 336 с.

3. Кансис Р. И. Ультразвуковые информационно-измерительные системы. Вильнюс: Моклас, 1983. 144 с.

4. Dreijer N.B. Application of B-band and K-Equipment to diagnostic Ultrasound. Denmark, 1978. 45p.

5. Kessler L.W. Reviev of Progress and Application tj Acoustic Microscopy// J.Acoust.Soc.Amer, 1974. Vol.51, № 51. P.909-918.

6. Wells P.N. Ultrasonic in Clinical Diagnosis. London: Churchill Livingstone, 1972. 187 p.

7. Wickramashinghe H.K. Scanning Acoustic Microscopy: A Reviev // J. Microscopy, 1983. Vol.129, № 1. P 63-75.

8. Yokoi H., Jto K. Computer-aided Ultrasonics Diagnostic Equipment for Simultaneous Tomogram Method// Toshiba rev. 1973, V01.28, № 11. P.33-38.

9. Акустоскопия: Тематический выпуск// ТИИЭР, 1977. Т.64, № 4. 160 с.

10. Мухарлямов Н.М., Беленков Ю.Н. Ультразвуковая диагностика в кардиологии. М.: Медицина, 1981. 160 с.

11. Ультразвук в биологии и медицине // Международный симпозиум «УБИОМЕД-5». Тез. Докл. Пущино, 1981. 196 с.

12. Havlice J.F.,Taenfer J.C. Medical Ultrasonic imaging: an Overview of Principles and instrumentation// Proc. IEEE, 1979. Vol. 67, №4. P. 620-641.

13. Крауткремер К, Крауткремер Г. Ультразвуковой контроль материалов: Справочник. М.: Металлургия, 1991. 752 с.

14. Неразрушающий контроль: Практическое пособие: В 5 кн./ Под ред. В.В.Сухорукова. М.: Высшая школа, 1991. Кн 2: Акустические методы контроля: И.Н.Ермолов и др. 283 с.

15. Неразрушающий контроль: Практическое пособие: В 5 кн./ Под ред. В.В.Сухорукова. М.: Высшая школа, 1993. Кн.5: Интроскопия и автоматизация контроля. В.В.Сухоруков и др. 332 с.

16. Методы акустического контроля металлов/ Алешин Н.П., Белый В.Е., Вопил кин А.Х. и др.; Под ред. Алешина Н.П. М.: Машиностроение, 1989. 456с.

17. Щербинский В.Г., Алешин Н.П. Ультразвуковой контроль сварных соединений. М.: Изд. МГТУ 2000. 496с.

18. Ермолов И.Н., Ермолов М.И. Ультразвуковой контроль: Учебник для специалистов первого и второго уровней квалификации. М., 1998. 171 с.

19. Кретов Е.Ф. Ультразвуковая дефектоскопия в энергомашиностроении. Санкт-Петербург: Радиоавионика.1995. 327 с.

20. Алешин Н.П., Щербинский В.Г. Радиационная, ультразвуковая и магнитная дефектоскопия металлоизделий. М.: Высшая школа. 1991. 271с.

21. Приборы для неразрушающего контроля/ Под ред. В.В. Клюева. М.Машиностроение, 1986. Т.2. 351 с.

22. Sokolov S.Ja. Zur Frage der Fort pflanzung Ultraakustisher Schwirigungen in verschidenen Korpern. Ent 6(1929). 454-46Is.

23. Гурвич A.K, Ермолов И.Н. Ультразвуковой контроль сварных швов. Киев: Техника,1972. 460 с.

24. Ермолов И.Н Теория и практика ультразвукового контроля. М.: Машиностроение, 1981. 240 с.

25. Физическая акустика / Пер. с англ.; Под ред. У. Мэзона. T.l, М: Мир, 1966. 592 с.

26. Шрайбер Д. С. Ультразвуковая дефектоскопия. М.: Металлургия, 1965, 391 с.

27. Неразрушающий контроль композитных материалов: Тр. МЭИ, 1991. Вып. 642. 148 с.

28. Кретов Е.Ф. Ультразвуковая дефектоскопия в энергомашиностроении. Санкт-Петербург: Радиоавионика, 1995. 327 с.

29. Щербинский В.Г., Алешин Н.П. Ультразвуковой контроль сварных соединений. М.: изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 496 с.

30. Щербинский В.Г., Белый В.Е. Эхо-зеркальный ультразвуковой метод обнаружения и распознавания дефектов сварных швов. М.: Машиностроение, 1980. 40с.

31. Руководящий документ РД 34.17.302-97. Котлы паровые и водогрейные. Трубопроводы пара и горячей воды, сосуды. Сварные соединения. Контроль качества. Ультразвуковой контроль. Общие положения (ОП 501 ЦД 97). М.: НЛП "Норма",1997.134с.

32. Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварные соединения и наплавки. Правила контроля ПН АЭ Г-7-010-89. М.: ЦНИИатоминформ, 1989. 119с.

33. Маптины грузоподъемные. Конструкции металлические. Контроль ультразвуковой. Общие положения. РД РОСЭК-001-96. М.: РОСЭК, 1996. 62с.

34. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Контроль качества и приемка работ. 4.1. ВСН 012-88. М.: Миннефтегазстрой, 1990. 105с.

35. Королев М.В., Карнелъсон А.Е. Широкополосные ультразвуковые пьезо-преобразователи. М.: Машиностроение, 1982. 157с.

36. Кудрин Ю.А., Фатеев В.А., Татаренко Д.А. Ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи в неразрушающем контроле изделий электронной техники. Обзоры по электронной технике. Вып. 2(1162) М.: ЦНИИ "Электроника", 1986. 44 с.

37. Королев М.В., Карнелъсон А.Е. Работа поверхностно возбуждаемых преобразователей //Дефектоскопия. 1979. №3. С.41-57.

38. Гитис М.Б. Преобразователи для импульсной ультразвуковой дефектоскопии // Дефектоскопия. 1981. №2. С.65-84.

39. Ультразвуковые преобразователи для неразрушающего контроля / Под ред. И.Н.Ермолаева. М. Машиностроение. 1986. 278 с.

40. Soglio R., Prot. A.C. Ultrasonic focusing technique. / In nondestructig, V.8 -London, Academic Press. 1985.P.61-140.

41. Пьезокерамические преобразователи: Справочник / Под ред. С. И. Пугачева. JI.: Судостроение, 1984. 256 с.

42. G 01 N 29/04. Пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь/ Королев М.В. А.с.№ 507815. (СССР) // Открытия, изобрет., пром. знаки, 1976, Вып. II, С.125.

43. GOI N 29/04. Пьезоэлектрический преобразователь/ Кажис Р.- И.Ю. А.с.№ 590662 (СССР) // Открытия, изобрет., промышл. образцы, товарн. знаки, 1978, Вып. 4, С. 167.

44. G 01 N 29/04. Дифференциальный ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь/ Королев М.В. А. с.№ 658469 (СССР).// Открытия, изобрет., промышл. образцы, товарн. знаки, 1979, Вып. 15. С. 162.

45. G OIN29/00. Ультразвуковой преобразователь / Лукошевичус А.И., Кажис Р.- И.Ю А.с.№ 539265 (СССР)// Открытия, изобрет., промышл. образцы, товарн. знаки, 1976, вып. 4. С. 139.

46. НО R 17/00; GOIN 29/04; B05BI/06. Широкополосный пьезоэлектрический преобразователь / Карпельсон А.Е., Шевалдыкин В.Г. А.с. № 794780 (СССР)// Открытия, изобрет., промыш. образцы, товарн. знаки, 1981. Вып. I. С. 218.

47. GOIN. Демпфер к пьезоэлементу искательной головки ультразвукового дефектоскопа / Бабкин Н.В. А.с. № 172543 (СССР)// Изобрет., промышл. образцы, товарн. знаки, 1965. Вып. 13. С. 85.

48. GOIN29/04. Ультразвуковой искатель / Королев В.Д., Иванов В. И. .А.с. № 536427 (СССР). Открытия, изобрет., промышл. образцы, товарн. знаки, 1976. Вып. 43. С. 117.

49. GOIN 29/00; H04R 17/00 Ультразвуковой преобразователь / Милюс .П.-Б.П А.с. № 669286 (СССР) // Открытия, изобрет., промышл. образцы, товарн. знаки, 1979. Выл. 23. С. 141.

50. H04RI7/00; GOIN 29/04. Электроакустический преобразователь / В.И.

51. Дсмаркас, В.Г. Данилов, Мшпос П. А.с.№ 624390 (СССР)// Открытия, изобрет., промышл. образцы, товарн. знаки, 1977. Вып. 34. С. 187.

52. GOIN29/04. Ультразвуковой искатель / А.А. Силенко, Г.Е. Коновалов, П.П. Прохоренко и др А.с.№ Ю45П4 (СССР) \\ Открытия, изобретения, 1983. Вып. 36. С. 170.

53. G01 N 29/04. Ультразвуковой преобразователь / Прохоренко П.П., Коновалов Г.Е., Силенко JI. и др. А с. №1087880 (СССР)//Открытия, изобретения, 1984. Вып. 15. С. 152.

54. GOIN29/1. Ультразвуковой преобразователь для контроля изделий / Радь-ко В.П., Вук В.В.,Дуковский П.Г. и др. А.с. № 1073697 (СССР)//Открьггия, изобретения, 1984. Вьш. 6. С. 156.

55. G01N29/04. Ультразвуковой преобразователь / Прохоренко П.П.,. Майоров А.Л, Коновалов И.Е. А.с.№ 1116386 (СССР)// Открытия, изобретения, 1984. Выл. 36. С. 130.

56. Ермолов КН. Наиболее интересные направления развития ультразвукового контроля металлов / по материалам 7-й Европейской конференции. «Дефектоскопия». 2003. №2. С. 72-99.

57. Ермолов И.Н. Достижения ультразвукового контроля / По материалам XVI Российской НТК «Дефектоскопия». 2002. №2. С.85-99.

58. XVI Российская научно-техническая конференция "Неразрушающий контроль и диагностика" // Труды конференции Санкт-Петербург. 9-12 сентября, 2002г.

59. Короченцев В.И., Кузнецов А.В. Синтез акустической линзовой системы с максимальной концентрацией энергии в фокальной плоскости // Дефектоскопия. 1985г. №4. С.112.

60. Кондратьев Ю.А. Исследование возможности формирования узких сла-борасходязцихся у.з. пучков преобразователями с криволинейными излучающими поверхностью // Дефектоскопия. 1986. №11. С. 15.

61. Карпелъсон А.Е. Возможности формирования узких слаборасходяпщхся у.з. пучков // Дефектоскопия. 1988. № 5. С. 104.

62. Карпельсон А.Е. О создании узких слаборасходящихся у.з пучков // Дефектоскопия. 1988. №6. С.60.

63. Карпельсон А.Е. Ультразвуковой пьезопреобразователь, формирующий заданную ДН//Дефектоскопия. 1988г. №7. с. 69.

64. Карпельсон А.Е. Формирование пучков продольных и поперечных у.з. волн с заданной ДН // Дефектоскопия. 1989. №2. С.50.

65. Карпельсон А.Е. Синтез прямоугольного пьезопреобразователя по заданной ДН // Дефектоскопия. 1989. №4. С. 16.

66. Кажис Р.И., Мажейка А.Ю., Владишаускас А.В. Исследование аксиальной фокусировки у.з. луча в нестационарном режиме // Дефектоскопия. 1989. №5. С.71.

67. Фалькевич С.А., Бурлакова А.В. Характеристики направленности у.з. фазированных решеток//Дефектоскопия. 1986г. №7. С. 10.

68. Алешин Н.П., Томашевич В. И. Синтез остронаправленной плоской решетки преобразователей // Дефектоскопия. 1991. № 2. С.9- 11.

69. Томашевич В.И., Алешин Н.П., Землянский А.В. Линейная решетка у.з. преобразователей с оптимальной характеристикой направленности // Дефектоскопия. 1991г. №2. С. 18.

70. Gebhard W. Eltctronic beam forming, defect reconstruction andclassification by ultrasonic phased arrays/ Ju nondestructing testing,Vol.7 London, Academic Press, 1984. P. 115-143.

71. Фомкевич C.A. Фазированные решетки в ультразвуковой дефектоскопии (обзор)// Дефектоскопия. 1984. №3. С.3-16.

72. Обработка изображений и цифровая фильтрация/под ред.Т.Хуанга / Пер. с англ. М.МИР. 1979. 318с.

73. Обработка изображений: Тематический выпуск // ТИИЭР. 1981. Т.69. №5. 206с.

74. Системы акустического изображения / Под ред. Г.Уэйда / Пер. с англ. JT.: Судостроение, 1981. 239 с.

75. Acoustic imaging // Proc. of the 11-th Jnt Symp. On Acoest. Jmaging, Monterey. 1981. 658 p.

76. Acoustic imaging // Proc. of the 11-th Jnt Symp. On Acoest. Jmaging, New York. 1982. 776 p.

77. Троицкий. Статистическая теория томографии. М.: Радио и связь, 1989. 239 с.

78. Василенко. Г.И., Тараторил A.M. Восстановление изображений. М. .Радио и связь, 1986. 302 с.

79. Прэтт У. Цифровая обработка изображений / Пер. с англ.: В 2 кн М.: Мир, 1982. Кн.1. 310 е., Кн.2. 790 с.

80. Бодров. Принципы когерентной обработки изображений / Под ред. Г.И.Обидина. М.:МЭИ, 1982.72с.

81. Грегуш П. Звуковидение / Пер. с англ. М.:Мир, 1982. 232 с.

82. Данчеев В.П., Родин А.А., Сухорукое В.В. Применение микропроцессоров и мини ЭВМ в неразрушающем контроле / Под ред. Ю.М.Шамаева М.МЭИ, 1984. 48 с.

83. Качанов В.К. и др. Оптимальная фильтрация в дефектоскопии // Дефектоскопия. 1990. №9. С.3-20, 39-46, 52-64.

84. Ваврие Д.М., Сучков Г.М Способ обработки информации при скоростном неразрушающем контроле // Дефектоскопия. 2001.№8. С.50-52.

85. Перов Д.В.,Ринкевич А.Б., Смородинский Я.Г. Вейвлет-фильтрация сигналов ультразвукового дефектоскопа // Дефектоскопия 2002. №12. С.3-10.

86. Вопилкин А.Х., Ермолов КН., Стасеев В.Г. Теоретические исследования ультразвукового спектрального метода определения характера дефект // Дефектоскопия. 1977. №6. С.75-84.

87. Щербинский В.Г. Исследование статистических параметров неровностей и отражательных характеристик трещин сварных швов // Дефектоскопия. 1985. № 11. С.9-20.

88. Розенфелъд А., Дейвис JI.C. Сегментация и модели изображения, ТИНЭР, 1979. Т.67. №5. С.71-81.

89. New Procedures in Nondestructive Testing Proceedings of the Germany -U.S.Workshop Fraunhofer Institut, Saarbrucken, Germany, Editor P.Holler, Springer Verlag, Berlin - Heidelberg - New York, 1983. P.417.

90. Вопилкш A.X.,Ермолов И.Н., Стасеев ЯГ. Теоретические исследования ультразвукового спектрального метода определения характера дефектов // Дефектоскопия. 1977. №6. С.75-84.

91. Малинка А.В. Измерение величины и формы дефектов ультразвуковым спектральным методом // Дефектоскопия. 1979. №1. С. 19-37.

92. Бадалян В.Г., Базулин Е.Г. Цифровое восстановление изображений методом проекции в спектральном пространстве //Акустический журнал. 1988. Т.34. № 2. С.222-231.

93. Doctor S.R, Busse L.J., Collins H.D. The SAFT-UT technology evaluation. 6th Int.Conf.NDE in the Nuclear industry. Zurich, 1983.

94. Schmitz V. And oth Improvement of Signal to noise ratio for ultrasonic testing of coarse grained material by digital RE digital averaging. IEEE Ultrasonic Symp. San Diego, 1982. Vol 2. P.950-953.

95. Seygel LA. Ultrasonic syntetic-aperture focusing technique in NDT. In Sharpe R.S. (Ed) Researche techniques in NDT, London: Academic Press, 1982. Vol. 6 P.l-42.

96. Thompson R.N. A portable system for high resolution ultrasonic imaging on site. Br.I.Non Destr. Test. 1984. P.281-285.

97. M.Schickert, Towards SAFT-Imaging in Ultrasonic Inspection of concrete. Int.Symp. Non-Destructive Testing in Civil Engenering (NDT-CE), September 26-28. 1995. P.411-418.

98. Ковалев А.В., Козлов В.Н., Самокрутов А.А., Шевалдыкин В.Г., Яковлев Н.Н. Импульсный эхо-метод при контроле бетона. Помехи и пространственная селекция // Дефектоскопия. 1990. №2. С.29-41.

99. Kranse М., Mielents F., Milan В., Wiggenhauser Н., Muller W., Schmitz V. Ultrasonic imaging of concrete members using an array system . Insight. 2000. Vol. 42. №.7. P.447-250.

100. Kovalev A. V., Samokrutov A.A., Shevaldykin V.G., Kozlov V.N., Pushkina I.Yu. Hubbard S. Instruments and Means for Reinforced Concrete Structures Insprction. 15th World Conference on Nondestructive Testing. Roma (Italy) 15-21 October. 2000.

101. Shevaldykin V.G., Kozlov V.N., Samokrutov A.A. Inspection of Concrete by Ultrasonic Pulse-Echo Tomograph with Dry Cotact. 7th Europeam conference on Nondestructive Testing. Copenhagen. 26-29 Mai.1998.

102. Kozlov V.N., Samokrutov A.A., Shevaldykin KG. Thickness Measurements and Flaw Detection in Concrete Using Ultrasonic Echo Method. Nondestructive Testing and Evaluation, 1977. Vol.13. P. 73-84.

103. Eange Yil V. Moujitski V.F., Shevaldykin V.G., Kozlov V.N., Samokrutov A.A. . Non-destructive testing of multiplayer structures and concrete. Insight, 1998. Vol. 40. №6. P. 400-403.

104. Ermert H., Karg R. Multifrequency acoustical holography IEEE Transc. Sonics and Ultrasonics, 1979. SU-26 №4, P. 279-286.

105. Радиолокационные антенные устройства: Справочник по радиолокации: В 4 т. / Под ред. М.Сколника / Пер. с англ. М.: Сов.Радио, 1977. Том 2. 406 с.

106. Серьезное А.Н., Муравьев В.В. Расчетно-экспериментальный АЭ-метод определения координат дефектов в металлических конструкциях // Дефектоскопия. 2000. №6. С.71-79.

107. Муравьев В.В., Муравьева MB., Бехер С.А. Применение новой методики обработки сигналов АЭ для повышения точности локализации дефектов IJ Дефектоскопия. 2002. №8. С.53-59.

108. Сыркин М.М. Повышение достоверности автоматизированного ультразвукового контроля // Дефектоскопия. 2003. №2. С.11-23.

109. Бадалян В.Г. Погрешность измерения дефектов с использованием систем с когерентной обработкой данных // Дефектоскопия. 2003. №3. С. 12-23.

110. Бартон Д., Вард Г. Справочник по радиолокационным измерениям. М.: Сов.Радио, 1976. 392 с.

111. Шевалдыкин В.Г., Козлов В.Н., Самокрутов А.А. Синфазные антенные решетки в ультразвуковой дефектоскопии бетона.

112. Шевалдыкин В.Г., Козлов В.Н., Самокрутов А.А. Ультразвуковая эхо-томография бетона. Моделирование и использование при контроле. Статья 8 АКС. http: //acsys.ru/php/content.php?group=l&id=566.

113. Heydar Т. Shandiz Low Frequency Ultrasonic images Using Time Domain SAFT In Pitch catch method NDT.net November 1999. Vol.4. №11.

114. Heydar T. Shandiz and Dr. Patrick Gaydecki L.J Busee, Three Dimensional Imaging Using Frequency Domain Synthetic Aperture Focusing Technique, IEEE Trans. On UFFC. March 1992. Vol.30. №2.

115. Doctor S.R. SAFT the Evolution of a Signal Processing Technique for ultrasonic testing, NDT International. June 1986. Vol.19. №19.

116. Machteld de Kroon, Peter-Paul van't Veen, Hugo Vos. Multi SAFT: A Flexible Method for Defect Characterisation. NDTnet 1 Jan 1997.

117. Heydar T. Shandiz and Dr. Patrick Gaydecki. A New SAFT Method in Ultrasonic Imaging at Very Low Frequency by Using Pulse Echo Method. NDT.net. November 1999. Vol.4. №11.

118. John AJonson. The Effects of Surface Mapping Corrections with Synthetic-Aperture Focusing Techniques on Ultrasonic Imaging. Trans. On Sonic and Ultrasonic. September 1983. Vol.SU-30, №5.

119. Yoshihiko Ozaki. A Net System for real-time Synthetic aperture ultrasonic imaging . IEEE Transaction on UFFC. November 1988. Vol.35. №6.

120. Doctor S.R. SAFT the Evolution of a Signal Processing Technique for ultrasonic testing. NDT International. June 1986. Vol.19. №3.

121. Shandiz H.T. and Gaydecki P.A. An enhanced, high-speed ultrasonic SAFT system for imaging of defects within concrete structures // AIP Conference Proceedings. April 30, 2001.Vol 557(1). P.703-709.

122. Боровиков В.П. Statistica: искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов. С.-Пб.:Питер, 2001. 656с.

123. Теория вероятностей: Учебник для ВУЗов / Вентцель Е.С. 5-е изд. М.: Высшшк., 1998. 576с.

124. Общая теория статистики: Учебник / И.И. Елисеева, М.М. Юзбашев. М.: Финансы и статистика. 2002. 480с.

125. Моделирование систем: Учебник / Б .Я. Советов, С.А.Яковлев . М.: Высш.шк., 1998. 271с.

126. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука. М., 1978. 348с.

127. МарковГ.Т., СазоновДМ. Антены. М.: Энергия, 1968. 312с.

128. Застела М.Ю., Седельников Ю.Е., Тюрин Д.В. Использование синтезированных многоэлементных апертур в задачах ультразвуковой дефектоскопии// Электронное приборостроение. Казань: КГТУ(КАИ), 2003. Вып. 1(29). С.69-77.

129. Тюрин Д.В. Модификация методов синтезирования апертуры для повышения точности измерения координат объектов ультразвуковой диагностики// Тез. Докл Х-й Юбилейной Международной НПК "Современные техника и технологии" (СТТ 2004). Томск, 2004. С.80-85.

130. Потапова О.В., Седельников Ю.Е., Тюрин Д.В. Виртуальные сфокусированные многоэлементные антенны в диссипативных средах // Физикаволновых процессов и радиотехнические системы. Самара: изд-во "Самарский университет", 2004. Т.7. №1. С.80-85.

131. МПК G01N 29/04. Способ формирования звукового изображения контролируемого объекта / Дорофеев В.А., Кубланов B.C., Седельников Ю.Е., Тюрин Д,В. Положительное решение по заявке 2003126124/28(027812); от 25.08.2004.

132. Тюрин Д. Н., Шакиров А. С. Оценка эффективности сфокусированных апертур в диссипативных средах // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. Самара: изд-во "Самарский университет", 2004. Т.7. №1. С.86-87.

133. Тюрин Д.В. Повышение точности определения координат объектов эхолокации методами синтезированной апертуры. ХП Туполеве кие чтения Международная молодежная научная конференция 10-11 ноября 2004. Материалы конференции. Том IV с. 22-23.

134. Застела М.Ю., Тюрин Д.В. Импульсно-когерентный синтез апертур в задачах ультразвуковой эхолокащшУ/Электронное приборостроение. Казань: нзд-во «Новое знание», 2004. Выл. 2 (36) с 70-79.

135. Тюрин Д.В. Чернышев А.Н. Якимов, КМ Имитационное моделирование в задачах оценки потенциальной точности устройств эхолокации в зоне Френеля // Исследования ко информатике. Вып. 8 Издательство «Отечество», Казань, 2004, с. 24-28.