Акустическая Томография

АКУСТИЧЕСКАЯ ТОМОГРАФИЯ, получение изображений объектов с помощью акустических волн; один из методов звуковидения. В более общем смысле к акустической томографии относят различные методы решения обратных волновых задач акустики, представляющие собой большой раздел современной математической физики и дискретной математики.

Акустическая томография позволяет получать послойные изображения внутренней структуры объекта посредством его многократного просвечивания акустическими волнами в различных пересекающихся направлениях. Полное восстановление структуры объекта осуществляется по его проекциям. Акустическая томография называется трансмиссионной, если объект располагается между излучателем и приёмником. В отражательной акустической томографии информация о структуре объекта формируется по отражённым эхо-сигналам от различных участков объекта, расположенных на разных глубинах (дальностях). При этом излучатель и приёмник звука находятся в одной плоскости и часто бывают совмещены. Возможна также и комбинация этих двух методов.

Восстанавливаемым изображением объекта (и самим объектом исследования) могут быть пространственные распределения любых параметров среды, которые вызывают изменения распространяющихся в этой среде акустических волн, - это изменения плотности, температуры, скорости звука, коэффициент преломления и отражения звука и другие.

Методы и устройства акустической томографии широко используются при решении разнообразных задач науки и техники благодаря современным техническим возможностям генерировать и принимать акустические волны в очень широком диапазоне частот - от десятков герц до нескольких гигагерц. Устройства ультразвуковой медицинской диагностики и визуализации биологических органов, работающие в диапазоне частот от 2 до 50 МГц, позволяют получать высококачественные изображения внутренних органов и кровеносных сосудов. На основе методов акустической томографии ведутся обширные исследования возможности измерения температуры биологических органов - акустическое температурное картирование.

Акустическая томография используется также для ультразвукового неразрушающего контроля различных материалов, сплавов и конструкций (диапазон частот - от сотен килогерц до нескольких мегагерц). Акустические трансмиссионные и отражательные микроскопы, работающие в диапазоне частот от сотен мегагерц до 1-2 ГГц, позволяют получать акустические изображения с разрешением таким же, как у оптических микроскопов. Наибольшее применение они находят в биологии, так как позволяют исследовать структуру клеток «in vivo», и микроэлектронике. Акустическая томография применяется при сейсмических исследованиях земной коры; используемые при этом частоты лежат в диапазоне от десятков герц до нескольких килогерц. Акустическая томография Мирового океана позволяет осуществлять измерения пространственного распределения плотности, солёности, температуры и скорости течений в водной среде; диапазон используемых здесь частот - от десятков герц до нескольких килогерц.

Лит.: Мюллер Р. К., Кавех М., Уэйд Г. Реконструктивная томография и ее применение в ультразвуковой технике //Труды Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. 1979. Т. 67. № 4; Munk W., Wunsh С. Ocean acoustic tomography: Rays and modes // Reviews of Geophysics Space Physies. 1983. Vol. 21. № 4; Hammepep Ф. Математические аспекты компьютерной томографии. М., 1990.