Verification of relations obtained in radio astronomy for correlation reception of thermal acoustic radiation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In this work, correlation reception of thermal acoustic radiation by a pair of sensors was carried out. The experiment used receivers with different bandwidths, changed the size of the heated sources and the distance from the sources to the receivers, and also shifted the sources in the transverse direction perpendicular to the acoustic axis of the system. For each case, using the relations used in radio astronomy, the correlation functions of thermal acoustic radiation were calculated. It is shown that the cross-correlation functions obtained in experiments and calculated are close, taking into account the measurement error.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. А. 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 Sciences

Email: granovsky_nikita@mail.ru
Russian Federation, Trubetskaya St. 8, Bldg. 21, Moscow, 19991; Mokhovaya St. 11/7, Moscow, 125009

N. V. Granovskii

Sechenov First Moscow State Medical University of the Russian Ministry of Health (Sechenov University)

Author for correspondence.
Email: granovsky_nikita@mail.ru
Russian Federation, Trubetskaya St. 8, Bldg. 21, Moscow, 19991

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 Sciences

Email: granovsky_nikita@mail.ru
Russian Federation, Trubetskaya St. 8, Bldg. 21, Moscow, 19991; Mokhovaya St. 11/7, Moscow, 125009

A. D. Mansfel’d

Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: granovsky_nikita@mail.ru
Russian Federation, 603950, Ulyanova St. 46, Nizhny Novgorod

R. V. Belyaev

Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: granovsky_nikita@mail.ru
Russian Federation, 603950, Ulyanova St. 46, Nizhny Novgorod

A. S. Kazansky

Sechenov First Moscow State Medical University of the Russian Ministry of Health (Sechenov University)

Email: granovsky_nikita@mail.ru
Russian Federation, Trubetskaya St. 8, Bldg. 21, Moscow, 19991

References

  1. Rieke V. MR thermometry // Interventional Magnetic Resonance Imaging. 2011. P. 271–288.
  2. Hand J.W. et al. 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.
  3. 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.
  4. Bowen T. Passive remote temperature sensor system: пат. 4246784 США. 1981.
  5. Аносов А.А., Беляев Р.В., Вилков В.А., Дворникова М.В., Дворникова В.В., Казанский А.С., Курятникова Н.А., Мансфельд А.Д. Акустотермометрический контроль кисти человека при гипертермии и гипотермии // Акуст. журн. 2013. Т. 59. № 1. С. 109–114.
  6. 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. 336–344.
  7. Аносов А.А., Беляев Р.В., Вилков В.А., Казанский А.С., Курятникова Н.А., Мансфельд А.Д. Акустотермометрические данные о кровотоке и теплопродукции в предплечье при физической нагрузке // Акуст. журн. 2013. Т. 59. № 4. С. 539–544.
  8. 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.
  9. Zernike F. The concept of degree of coherence and its application to optical problems // Physica. 1938. V. 5. № 8. P. 785–795.
  10. Есепкина Н.А., Корольков Д.В., Парийский Ю.Н. Радиотелескопы и радиометры. Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1973. C. 19–22.
  11. Hessemer Jr R.A., Perper L.J. Correlation thermography: пат. 4416552 США. 1983.
  12. Аносов А.А., Антонов М.А., Пасечник В.И. Измерение корреляционных свойств теплового акустического излучения // Акуст. журн. 2000. Т. 46. С. 28–34.
  13. Буров В.А., Дариалашвили П.И., Евтухов С.Н., Румянцева О.Д. Экспериментальное моделирование процессов активно-пассивной термоакустической томографии // Акуст. журн. 2004. Т. 50. № 3. С. 298–298.
  14. Yurchenko S.A., Dmitriev K.V. Reconstructing a Dynamic Change in an Object’s Temperature by Means of Acoustic Thermotomography // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2022. V. 86. № 1. P. 88–93.
  15. Миргородский В.И., Герасимов В.В., Пешин С.В. Экспериментальные исследования особенностей пассивной корреляционной томографии источников некогерентного акустического излучения мегагерцевого диапазона // Акуст. журн. 2006. Т. 52. № 5. С. 702–709.
  16. Вилков В.А., Кротов Е.В., Мансфельд А.Д., Рейман А.М. Применение фокусируемых антенн для задач акустояркостной термометрии // Акуст. журн. 2005. Т. 51. № 1. С. 81–89.
  17. Аносов А.А., Барабаненков Ю.Н., Сельский А.Г. Корреляционный прием теплового акустического излучения // Акуст. журн. 2003. Т. 49. № 6. С. 725–730.
  18. Weaver R.L., Lobkis O.I. Elastic wave thermal fluctuations, ultrasonic waveforms by correlation of thermal phonons // J. Acoust. Soc. Am. 2003. V. 113. № 5. P. 2611–2621.
  19. Аносов А.А., Грановский Н.В., Ерофеев А.В., Беляев Р.В., Санин А.Г., Мансфельд А.Д. Корреляционные измерения теплового акустического излучения решеткой датчиков. // Акуст. журн. 2024. Т. 70. № 1. С. 21–28.
  20. 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.
  21. Мансфельд А.Д. Акустотермометрия. Состояние и перспективы // Акуст. журн. 2009. Т. 55. № 4–5. С. 546–556.
  22. Аносов А.А. Одномерная обратная задача пассивной акустической термометрии с использованием уравнения теплопроводности: компьютерное и физическое моделирование // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 5. С. 562–570.
  23. Аносов А.А., Шаракшанэ А.А., Казанский А.С., Мансфельд А.Д., Санин А.Г., Шаракшанэ А.С. Аппаратная функция широкополосного акустотермометрического датчика // Акуст. журн. 2016. Т. 62. № 5. С. 616–623.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Scheme of correlation reception of thermal acoustic radiation by a pair of sensors R1 and R2. The location of heated sources of different diameters 5.5, 7.6, 11.2 and 15.8 mm, located at distances of 515 and 800 mm from the receivers, is shown. All dimensions are given in millimeters.

Download (172KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Spectra of sensors (a) – R1 and R2 and (b) – R3 and R4.

Download (201KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Experimental (markers) and calculated (lines) cross-correlation functions of thermal acoustic radiation for different positions of heated sources: (a) – for sources of ∅ 7.6 and 15.8 mm on the acoustic axis of the system at a distance of 800 mm from the receivers; (b) – source of ∅ 11.2 mm at a distance of 800 mm on the acoustic axis of the system (center) and shifted in the negative direction of the x-axis by 10 ± 2 mm; (c) – source of ∅ 11.2 mm at a distance of 515 mm on the acoustic axis of the system and shifted in the positive direction of the x-axis by 13 ± 2 mm.

Download (386KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Experimental (markers) and calculated (lines) dependences of the amplitudes of cross-correlation functions on the diameters of sources at two distances between sources and receivers: 515 (solid line) and 800 (dashed line) mm. Standard error is shown.

Download (29KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences