ВИЗУАЛИЗА́ЦИЯ ЗВУКОВО́ГО ПО́ЛЯ

ВИЗУАЛИЗА́ЦИЯ ЗВУКОВО́ГО ПО́ЛЯ, ме­то­ды по­лу­че­ния ви­ди­мых изо­бра­же­ний про­стран­ст­вен­но­го рас­пре­де­ле­ния ве­ли­чин, ха­рак­те­ри­зую­щих зву­ко­вое по­ле. Ме­то­ды В. з. п. при­ме­ня­ют­ся в осн. для по­лу­че­ния т. н. аку­стич. изо­бра­же­ний внутр. струк­тур разл. объ­ек­тов, осо­бен­но та­ких, ко­то­рые не про­зрач­ны для оп­тич. волн. Имен­но по­это­му наи­боль­шее прак­тич. при­ме­не­ние В. з. п. по­лу­чи­ла в ульт­ра­зву­ко­вой мед. ди­аг­но­сти­ке внутр. ор­га­нов (см. Ульт­ра­зву­ко­вая диаг­но­сти­ка), не­раз­ру­шаю­щем кон­тро­ле и под­вод­ном зву­ко­ви­де­нии.

Осн. ме­то­ды В. з. п. раз­ра­бо­та­ны рос. учё­ным С. Я. Со­ко­ло­вым в 1930-х гг. Зна­чит. вклад сде­лан так­же рос. учё­ны­ми Л. Д. Ро­зен­бер­гом, Б. Д. Тар­та­ков­ским, П. К. Ощеп­ко­вым и Ю. Б. Се­мен­ни­ко­вым.

Все ме­то­ды В. з. п. мо­гут быть раз­де­ле­ны на три груп­пы.

1. Ме­то­ды, в ко­то­рых ис­поль­зу­ют­ся осн. па­ра­мет­ры зву­ко­во­го по­ля, – зву­ко­вое дав­ле­ние, ко­ле­ба­тель­ное сме­ще­ние час­тиц и пе­ре­мен­ная плот­ность сре­ды. Эти ме­то­ды при­ме­ня­ют для по­лу­че­ния аку­стич. изо­бра­же­ний разл. объ­ек­тов и струк­тур.

2. Ме­то­ды, ос­но­ван­ные на квад­ра­тич­ных эф­фек­тах в зву­ко­вом по­ле, – де­фор­ма­ция по­верх­но­сти раз­де­ла двух сред под дей­ст­ви­ем пон­де­ро­мо­тор­ных сил, аку­стич. те­че­ний, ра­ди­ац. дав­ле­ния. Эти ме­то­ды так­же мо­гут быть ис­поль­зо­ва­ны для ви­зуа­ли­за­ции разл. объ­ек­тов, од­на­ко ча­ще все­го они при­ме­ня­ют­ся для ви­зуа­ли­за­ции струк­тур аку­стич. по­лей, сфор­ми­ро­ван­ных аку­стич. из­лу­ча­те­ля­ми, дви­жу­щи­ми­ся по­то­ка­ми га­за или жид­ко­сти.

3. Ме­то­ды, ис­поль­зую­щие вто­рич­ные эф­фек­ты, воз­ни­каю­щие при рас­про­стра­не­нии зву­ко­вых волн дос­та­точ­но боль­шой ин­тен­сив­но­сти в жид­ко­сти, – те­п­ло­вые эф­фек­ты, ус­ко­ре­ние про­цес­сов диф­фу­зии, де­га­за­ция жид­ко­сти, аку­стич. ка­ви­та­ция, га­ше­ние лю­ми­нес­цен­ции и др. Эти ме­то­ды име­ют край­не ог­ра­ни­чен­ное при­ме­не­ние из-за низ­кой чув­ст­ви­тель­но­сти.

Боль­шин­ст­во ме­то­дов 1-й груп­пы ос­но­ва­но на ис­поль­зо­ва­нии ли­ней­ных и дву­мер­ных мат­рич­ных УЗ-пье­зо­при­ём­ни­ков (ан­тен­ные ре­шёт­ки), сиг­на­лы с ко­то­рых об­ра­ба­ты­ва­ют­ся элек­трон­ны­ми сред­ст­ва­ми, гл. обр. циф­ро­вы­ми. Наи­бо­лее ши­ро­ко для по­строе­ния аку­стич. изо­бра­же­ний ис­поль­зу­ют­ся элек­трон­ные лин­зы или фа­зи­ро­ван­ные ан­тен­ные ре­шёт­ки с элек­трон­ным управ­ле­ни­ем диа­грам­ма­ми на­прав­лен­но­сти в ре­жи­ме при­ёма и из­лу­че­ния. Та­кие уст­рой­ст­ва по­зво­ля­ют по­лу­чать аку­стич. изо­бра­же­ния объ­ек­тов с вы­со­кой ско­ро­стью, в ши­ро­ком уг­ле зре­ния и с вы­со­кой раз­ре­шаю­щей спо­соб­но­стью по всем трём ко­ор­ди­на­там. Диа­па­зон УЗ-час­тот, в ко­то­ром при­ме­ня­ют­ся ан­тен­ные ре­шёт­ки, со­став­ля­ет от еди­ниц кГц до де­сят­ков МГц. Имен­но та­кие уст­рой­ст­ва ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся в совр. ме­ди­цин­ской и тех­нич. ди­аг­но­сти­ке, а так­же в под­вод­ном зву­ко­ви­де­нии.

Для по­строе­ния аку­стич. изо­бра­же­ний ис­поль­зу­ют так­же аку­стич. лин­зы. Аку­стич. лин­зы при­ме­ня­ют­ся в осн. в мик­ро­ско­пии аку­сти­че­ской на час­то­тах св. 100–1000 МГц. В этом диа­па­зо­не час­тот соз­да­ние мно­го­эле­мент­ных фа­зи­ро­ван­ных при­ём­ных ан­тенн со­пря­же­но с серь­ёз­ны­ми тех­но­ло­гич. труд­но­стя­ми.

Чем вы­ше час­то­та ульт­ра­зву­ка и чем боль­ше чис­ло при­ём­ных эле­мен­тов в фа­зи­ро­ван­ной ан­тен­ной ре­шёт­ке, тем вы­ше ка­че­ст­во аку­стич. изо­бра­же­ния и тем оно бли­же к оп­тич. изо­бра­же­нию объ­ек­та. Од­на­ко аку­стич. изо­бра­же­ние не яв­ля­ет­ся точ­ной ко­пи­ей оп­тич. изо­бра­же­ния, т. к. эти изо­бра­же­ния об­ра­зо­ва­ны по­ля­ми разл. фи­зич. при­ро­ды.