Моделирование и измерение поля мощного многоэлементного терапевтического излучателя в широком диапазоне интенсивностей вплоть до проявления эффекта насыщения в фокусе
Моделирование и измерение поля мощного многоэлементного терапевтического излучателя в широком диапазоне интенсивностей вплоть до проявления эффекта насыщения в фокусе
П.В Юлдашев, А. Максвелл, В. Крайдер, О.А. Сапожников, М. Бэйли, Л. Крам, В.А. Хохлова
Во многих современных приложениях мощного фокусированного ультразвука (HIFU) в неинвазивной хирургии, например, при гистотрипсии, возникает необходимость генерации мощных ультразвуковых полей с амплитудой ударного фронта в фокусе до 120 МПа на значительной глубине в ткани. Для экспериментального исследования возможности создания таких полей и генерации механических разрушений в ткани был создан прототип системы, состоящий из усилителя и излучателя с рабочей частотой 1 МГц. Излучатель состоит из семи отдельных элементов круглой формы, расположенных на сферической чашке диаметром 14.7 см и радиусом кривизны 14 см. Цель настоящей работы состояла в характеризации поля указанного излучателя в воде с помощью гидрофонных измерений и численного моделирования. Моделирование поля было выполнено на основе трехмерного уравнения Вестервельта с начальными условиями, полученными экспериментально методом акустической голографии. В эксперименте профили волны в фокусе были измерены оптоволоконным гидрофоном. Измерения проводились при различной амплитуде акустического давления на поверхности источника. Было показано, что результаты измерений и расчетов хорошо согласуются между собой. Найдены максимально достижимые значения для пиковых давлений и амплитуды ударного фронта. Таким образом, в работе было показано, что численное моделирование на основе трехмерного уравнения Вестервельта является важным инструментом для прогнозирования характеристик ультразвуковых полей, создаваемых мощными терапевтическими HIFU излучателями.
Показать АннотациюНагрев поглощающей среды ультразвуковым пучком с параметрически обращенным волновым фронтом
Нагрев поглощающей среды ультразвуковым пучком с параметрически обращенным волновым фронтом
Клопотов Р.В., Крутянский Л.М., Брысев А.П.
Приведены результаты экспериментов по нагреву поглощающей среды ультразвуковым пучком с параметрически обращенным волновым фронтом. В качестве нагреваемой среды использовался полимер, близкий по акустическим свойствам к биоткани. С помощью термопарных измерений продемонстрированы преимущества реализованного метода нагрева, возникающие за счет использования обращения волнового фронта: самонаведение ультразвукового пучка на нагреваемую область, и низкая зависимость параметров нагрева от положения или движения образца в определенной области. При этом, величина нагрева в экспериментах составила до 8С за время порядка 100 с.
Показать АннотациюИзмерение коэффициента акустического поглощения в неоднородных средах и биологических тканях с помощью обращенных ультразвуковых волн
Измерение коэффициента акустического поглощения в неоднородных средах и биологических тканях с помощью обращенных ультразвуковых волн
Н.В. Смагин, Л.М. Крутянский, А.П. Брысев
Проведено сравнительное экспериментальное исследование двух методов измерения коэффициента акустического поглощения: стандартного метода, основанного на регистрации амплитуды прошедшей через образец волны, и его модификации с применением фазосопряженных (обращенных) ультразвуковых волн. В качестве конкретного примера реализации стандартного метода использована техника сравнения с эталоном. Показано, что искажение волнового фронта зондирующего пучка, вызванное наличием в тестовых объектах структурных неоднородностей либо рассеивателей, приводит к появлению существенной погрешности измерения стандартным методом. В то же время, применение обращенных волн позволяет практически полностью скомпенсировать данную погрешность в случае чисто фазовых неоднородностей тестовых объектов или присутствия невысоких концентраций рассеивателей с размерами порядка длины волны. В других случаях, в том числе и при измерениях поглощения в неоднородных биотканях, метод с использованием обращения волнового фронта позволяет получить более достоверную оценку диссипативных потерь.
Показать АннотациюНекоторые принципы обработки сигналов слуховой системой.
Некоторые принципы обработки сигналов слуховой системой.
Н.Г. Бибиков
Обзор современного состояния вопроса о принципах кодирования звуков в слуховой системе человека. Подчеркивается, что после преобразования в улитке внутреннего уха сигнал может передаваться только импульсной активностью волокон слухового нерва. Для кодирования особенностей звука в значительном частотном и динамическом диапазонах требуется статистическая независимость импульсации разных волокон. Во многом именно обеспечению такой независимости служит сложный механизм частотного анализа во внутреннем ухе, а также специфическая система синаптической передачи между внутренней волосковой клеткой и связанными с ней волокнами слухового нерва. Эта передача осуществляется с добавлением шумовой составляющей, независимой для разных синапсов. Последнее свойство позволяет сохранить в импульсации популяции волокон информацию о временных интервалах, существенно меньших длительности отдельного импульса волокна. На следующих этапах слухового пути эта информация обрабатывается несколькими различными методами при резком увеличении числа элементов анализа. Начиная со слухового центра среднего мозга, все большее значение приобретает пластичность нервной ткани. Фактически каждая нервная клетка становится самообучающимся элементом, в которой характер преобразования сигнала определяется предшествующим опытом. Обсуждается экспериментальная база, служащая для обоснования высказанных положений.
Показать АннотациюПериферические основы слухового распознавания изменений интенсивности импульсных звуков, предъявляемых в тишине и после воздействия шума
Периферические основы слухового распознавания изменений интенсивности импульсных звуков, предъявляемых в тишине и после воздействия шума
Л.К. Римская-Корсакова
Причины ухудшения и облегчения распознавания изменений интенсивности коротких высокочастотных звуков (импульсов), предъявляемых в тишине в шуме и после действия шума, анализировали путем сравнения результатов модельных и психоакустических экспериментов. В модельном эксперименте изучали особенности периферического кодирования изменений интенсивности импульсов; искали условия, в которых реакция ансамбля может сохранять информацию об амплитудно-временной структуре, анализировали статистические характеристики реакций ансамбля волокон слухового нерва, вызванные в ответ на действие импульсов и звуковых комплексов «шумовой маскер - импульс». Под кодированием понимали преобразование синаптических потенциалов в последовательность потенциалов действия, сгенерированных волокнами слухового нерва. Моделирование показало, что изменение уровня маскера приводит к изменению свойств кодирования импульс, и звукового комплекса. Слуховые эксперименты показали, что эффекты облегчения распознавания возникают, если импульс средней интенсивности предъявляли вместе или после маскера, уровень которого соответствовал порогу маскировки. При задержке импульса относительно маскера в 50-60 мс, увеличение уровня последнего сопровождалось чередованием эффектов облегчения и ухудшения распознавания изменений интенсивности импульсов. Данные моделирования позволяют объяснить обнаруженные эффекты облегчения с точки зрения изменчивости свойств временного периферического кодирования импульсов и звуковых комплексов.
Показать АннотациюЭксперимент по исследованию коммуникации китообразных
Эксперимент по исследованию коммуникации китообразных
М.П. Иванов, Е.В. Дроган
Развитие исследований по акустической коммуникации китообразных переходит порог от процесса накопления эмпирических данных к прямому эксперименту. Проведен анализ эмоциональных сигналов афалины и белухи, которые представляют собой пачки коротких импульсов длительностью от 80 до 600 мс с неэквидистантной последовательностью импульсов в диапазоне от 1.8 до 6 мс. Широкополосная регистрация эмоциональных сигналов белухи показала, что спектральная плотность зарегистрированных импульсов достигает 500 кГц и более, что противоречит известной частотно-пороговой характеристике приемной системы зубатых китов.
Показать АннотациюСоздание базы данных акустических сигналов морских млекопитающих
Создание базы данных акустических сигналов морских млекопитающих
А.А. Ульянов, М.П. Иванов
Новые многоканальные комплексы регистрации биоакустической активности морских млекопитающих на цифровой носитель значительно расширили возможности исследователя. При планировании современного лабораторного эксперимента или проведении этолого-акустических наблюдений в открытом море необходимо позаботиться о хранении и дальнейшей обработке информации, полученной в условиях полевых измерений. База данных предназначена для систематизации результатов измерений, хранения и минимизации больших объемов гидроакустической информации, а также последующего ее использования в вычислительных экспериментах.
Показать АннотациюБаза данных звучащей русской речи как инструмент изучения интерференции артикуляторных моделей различных языков
База данных звучащей русской речи как инструмент изучения интерференции артикуляторных моделей различных языков
С.А. Крейчи, Г.Е. Кедрова, Ф.О. Байрамова, С.Б. Потёмкин4, О.Е. Фролова
Интерференция артикуляторных моделей различных языков является существенным препятствием для овладения безакцентным иноязычным произношением. База данных звучащей русской речи, разрабатываемая в Лаборатории фонетики и речевой коммуникации филологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, включает две однотипно организованные части: орфоэпически правильное произношение и русское произношение с акцентом: образцы, записанные от носителей разных языков мира (чтение изолированных слов и предложений, неподготовленные высказывания). Многообразие позиций органов артикуляции, необходимых для формирования звуков, нормативных для разных языков, можно представить как межъязыковое пространство артикуляторных поз, в котором эти позы могут совпадать или не совпадать при произнесении русских слов, что требует перестройки всей артикуляторной базы родного языка для овладения безакцентным произношением на русском языке. Ключевые слова: иноязычный акцент, русский язык, интерференция, база данных. УДК: 1751. PACS: 43.70.Jt.
Показать АннотациюИнформационная модель слухового восприятия
Информационная модель слухового восприятия
В.Е. Гай, Н.В.Гай, О.А. Яковлев, В.Г. Сажин
В работе описывается предлагаемая модель информационных преобразований, проходящих в слуховой системе. Проводятся аналогии между процессами преобразования информации в слуховой системе и предлагаемой моделью. Указанная модель строится на принципах теории активного восприятия (ТАВ), предложенной для моделирования информационных процессов в системе зрительного восприятия. На основе предложенной модели создано несколько методов обработки звуковых сигналов: метод вычисления частоты основного тона голоса человека, метод выделения полезного сигнала. Проведённые экспериментальные исследования подтвердили эффективность предложенных методов.
Показать АннотациюИзучение электродинамических характеристик спиралеобразной микроволновой ректенны
Изучение электродинамических характеристик спиралеобразной микроволновой ректенны
К.Т.Ч. Ву, Р.В. Егоров, В.Л. Саввин, Д.А. Михеев
Работа посвящена изучению свойств микроволновой ректенны, состоящей из спиралеобразной антенны, настроенной на резонансную частоту 10 ГГц, и полупроводникового диода. Показано, что разработанная ректенна имеет круговую диаграмму направленности для широкого диапазона углов места.
Показать Аннотацию