Email this article 
Experimental localization of the source of thermal acoustic radiation by the correlation method
- Authors: Anosov A.A.1,2, Granovsky N.V.1, Erofeev A.V.1,2, Mansfel’d A.D.3, Belyaev R.V.3, Kazanskii A.S.1
-
Affiliations:
- Sechenov First Moscow State Medical University of the Russian Ministry of Health (Sechenov University)
- Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of the Russian Academy of Sciences
- Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences
- Issue: Vol 71, No 5 (2025)
- Pages: 633–639
- Section: ФИЗИЧЕСКАЯ АКУСТИКА
- URL: https://journal-vniispk.ru/0320-7919/article/view/376002
- DOI: https://doi.org/10.7868/S3034500625050025
- ID: 376002
Cite item
Open Access
Access granted
Subscription Access
Abstract
In the experiment, the source of thermal acoustic radiation was localized using the correlation technique. A receiving array of four sensors was used for this purpose. A 5.5 mm diameter Teflon cylinder cooled by 34°C relative to the environment was used as the source; it was located at a distance of 770 mm from the 20 mm sensors. Localization was performed at two positions of the source, the distance between which was 10 mm. The average reception frequency was 1.5 MHz. During localization, spatial correlation functions calculated for three pairs of adjacent sensors and for two pairs of sensors located “every other” were summed up. The source images obtained in the experiment were spaced by 8.5 mm, the image size was 6 mm for the source in the center and 6.5 mm for the shifted source. Thus, the spatial resolution obtained with the given geometry corresponds to the calculated data for the sensor array and is significantly higher than the spatial resolution with non-correlation reception.
About the authors
A. A. Anosov
Sechenov First Moscow State Medical University of the Russian Ministry of Health (Sechenov University); Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of the Russian Academy of SciencesMoscow, Russia; Moscow, Russia
N. V. Granovsky
Sechenov First Moscow State Medical University of the Russian Ministry of Health (Sechenov University)
Email: granovsky_nikita@mail.ru
Moscow, Russia
A. V. Erofeev
Sechenov First Moscow State Medical University of the Russian Ministry of Health (Sechenov University); Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of the Russian Academy of SciencesMoscow, Russia; Moscow, Russia
A. D. Mansfel’d
Institute of Applied Physics of the Russian Academy of SciencesNizhny Novgorod, Russia
R. V. Belyaev
Institute of Applied Physics of the Russian Academy of SciencesNizhny Novgorod, Russia
A. S. Kazanskii
Sechenov First Moscow State Medical University of the Russian Ministry of Health (Sechenov University)Moscow, Russia
References
- Rieke V., Butts Pauly K. MR thermometry // Journal of Magnetic Resonance Imaging: An Official Journal of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine. 2008. V.27. № 2. P. 376–390. https://doi.org/10.1002/jmri.21265
- Hand J.W., Van Leeuwen G.M.J., Mizushina S., Van de Kamer J.B., Maruyama K., Sugiura T., Azzopardi D.V., Edwards A.D. Monitoring of deep brain temperature in infants using multi-frequency microwave radiometry and thermal modelling // Physics in Medicine & Biology. 2001. V. 46. № 7. P. 1885.
- Maass-Moreno R., Damianou C.A. Noninvasive temperature estimation in tissue via ultrasound echo-shifts. Part I. Analytical model // J. Acoust. Soc. Am. 1996. V. 100(4). P. 2514–2521.
- Bowen T. Passive remote temperature sensor system: пат. 4246784 США. 1981.
- Миргородский В.И., Пасечник В.И., Пешин С.В., Рубцов А.А., Годик Э.Э., Гуалев Ю.В. Зондирование внутренней температуры объектов по их тепловому акустическому излучению // Доклады АН СССР. 1987. Т. 297. № 6–C. С. 1370–1372.
- Passechnik V.I., Anosov A.A., Bograchev K.M. Fundamentals and prospects of passive thermoacoustic tomography // Critical Reviews™ in Biomedical Engineering. 2000. 28(3&4). P. 603–640.
- Аносов А.А., Беляев Р.В., Вилков В.А., Дворникова М.В., Дворникова В.В., Казанский А.С., Курятникова Н.А., Мансфельд А.Д. Акустотромометрический контроль кисти руки человека при гипертермии и гипотермии // Акуст. журн. 2013. Т. 59. № 1. С. 109–114.
- Anosov A.A., Subochev P.V., Mansfeld A.D., Sharakshane A.A. Physical and computer-based modeling in internal temperature reconstruction by the method of passive acoustic thermometry // Ultrasonics. 2018. V. 82. P. 336–344.
- Аносов А.А., Беляев Р.В., Вилков В.А., Казанский А.С., Курятникова Н.А., Мансфельд А.Д. Акустотромметрические данные о кровотоке и теплопродукции в предплечье при физической нагрузке // Акуст. журн. 2023. Т. 59. № 4. С. 539–544.
- Аносов А.А., Пасечник В.И., Исрефилов М.Г. Восстановление двумерного распределения внутренней температуры модельного объекта методом пассивной термоакустической томографии // Акуст. журн. 1999. Т. 45. №1. С. 20–24.
- Zernike F. The concept of degree of coherence and its application to optical problems // Physica. 1938. V. 5. № 8. P. 785–795.
- Есепкина Н.А., Корольков Д.В., Парийский Ю.Н. Радиотелескопы и радиометры. М.: Наука, 1973.
- Hessemer Jr R.A., Perper L.J. Correlation thermography. пат. 4466552 США. 1983.
- Weaver R.L., Lobkis O.I. Ultrasonics without a source: Thermal fluctuation correlations at MHz frequencies // Physical Review Letters. 2001. V. 87(13). 134301.
- Lobkis O.I., Weaver R.L. On the emergence of the Green’s function in the correlations of a diffuse field // J. Acoust. Soc. Am. 2001. V. 110(6). P. 3011–3017.
- Юрченко С.А., Дмитриев К.В. Восстановление динамического изменения температуры объекта методами акустической термотомографии // Изв. Рос. Акад. наук. Сер. физ. 2022. Т. 86. № 1. С. 128–134.
- Миргородский В.И., Герасимов В.В., Пешин С.В. Экспериментальные исследования особенностей пассивной корреляционной томографии источников некорерантного акустического излучения мегагерцевого диапазона // Акуст. журн. 2006. Т. 52. № 5. С. 702–709.
- Кротов Е.В., Ксенофонтов С.Ю., Мансфельд А.Д., Рейман А.М., Санин А.Г., Прудников М.Б. Экспериментальные исследования возможностей многоканальной акустической термотомографии // Изв. высших учебных заведений. Радиофизика. 1999. Т. 42. № 5. С. 479–484.
- Аносов А.А., Грановский Н.В., Беляев Р.В., Ерофеев А.В., Санин А.Г., Мансфельд А.Д. Корреляционные измерения теплового акустического излучения решеткой датчиков // Акуст. журн. 2024. Т. 70. № 1. С. 21–28.
- Аносов А.А., Грановский Н.В., Ерофеев А.В., Мансфельд А.Д., Беляев Р.В., Казанский А.С. Проверка соотношений, полученных в радиоастрономии, при корреляционном приеме теплового акустического излучения // Акуст. журн. 2024. Т. 70. № 6. С. 807–814.
- Аносов А.А., Барабаненков Ю.Н., Казанский А.С., Лесс Ю.А., Шаракшанэ А.С. Обратная задача акустотермографии при корреляционном приеме теплового акустического излучения // Акуст. журн. 2009. Т. 55. № 1. С. 98–103.
- Субочев П.В., Мансфельд А.Д., Беляев Р.В. Многозадачная акустическая термотомография при лазерной гипертермии: физическое моделирование // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2010. № 5–1. С. 67–74.
- Anosov A.A., Kazansky A.S., Subochev P.V., Mansfeld A.D., Klinshov V.V. Passive estimation of internal temperatures making use of broadband ultrasound radiated by the body // J. Acoust. Soc. Am. 2015. V. 137. № 4. P. 1667–1674.
- Krotov E.V., Xenophontov S.Y., Mansfeld A.D., Reyman A.M., Sanin A.G. Experimental study of the potential of multichannel acoustic thermotomography // Biomedical Optoacoustics II. 2001. V. 4256. P. 101–108. SPIE. https://doi.org/10.1117/12.429295
Supplementary files
