Способ определения толщины слоев многослойных тканей животных

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в сельском хозяйстве при измерении толщины слоев жировой и мышечной тканей сельскохозяйственных животных. Цель изобретения - повышение точности за счет определения порядка следования слоев. Производят возбуждение ультразвуковых импульсов в многослойной ткани, принимают эхо-импульсы, отраженные от границ слоев, измеряют время распространения импульсов в исследуемом слое ткани и скорости ультразвука в эталонных образцах вещества слоев. Дополнительно измеряют отношение амплитуд эхо-импульсов, отраженных от границ исследуемого слоя, а в эталонных образцах - коэффициент затухания ультразвука, по которым определяют отношение амплитуд, после чего толщину определяют при сравнении отношений амплитуд. 1 табл., 1 ил. & (Л

СВОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4065643/25-28 (22) 30.04.86 (46) 15.04.88. Бюл. N - 14 (71) Донской сельскохозяйственный институт (72) И.А.Муляр (53) 534.321.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 414983, кл. А 01 К 29/00, 1974.

Krautramer J. Ultrasonic Testing

Materials. — Springer-Verlag. BerlinHeidelberg-5ew-York, 1983, р.565-568. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЕВ МНОГОСЛОЙНЫХ ТКАНЕЙ ЖИВОТНЫХ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в сельском хозяйстве при измерении толщины слоев жировой и мы„„SU„„1388716 А1 (51)4 С 01 В 17/00 А 01 K 29/00 шечной тканей сельскохозяйственных животных. Цель изобретения — повышение точности за счет определения порядка следования слоев. Производят возбуждение ультразвуковых импульсов в многослойной ткани, принимают эхо-импульсы, отраженные от границ слоев, измеряют время распространения импульсов в исследуемом слое ткани и скорости ультразвука в эталонных образцах вещества слоев.

Дополнительно измеряют отношение амплитуд эхо-импульсов, отраженных от границ исследуемого слоя, а в эталонных образцах — коэффициент затухания ультразвука, по которым определяют отношение амплитуд, после чего толщину определяют при сравнении отношений амплитуд. 1 табл., 1 ил.

1388716

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в сельском хозяйстве при измерении толщины слоев жировой и мышечной ткани сельскохозяйственных животных.

Цель изобретения — повьппение точ" ности за счет определения порядка следования слоев.

Иа чертеже изображена мноroслойная система (ткань животных), в которой i-й слой имеет скорость С.

1, ультразвука, коэффициент о(; затухания и толщину 1,. Кроме того, на чертеже обозначено: Uo — амплитуда импульса, вошедшего в первый слой;

U „, Б2, U> и U+ — амплитуды эхо-импульсов, отраженных от границ а, f между слоями ткани и возбуждаемых с помощью ультразвукового преобразователя P установленного на ткани.

U;

1 U.

0,98

Формула (i) получена на основе следующих соображений.

Амплитуда U импульса, отраженного от границы а, на входе преобразователя P равна (2) где k — - коэффициент отражения на границе а.

Амплитуда U2 импульса, отраженного от границы Ь, на входе преобразователя P равна

2 е 2 1

Ц = Uok(1 — к2)е е (3) Способ осуществляют следующим образом..

На эталонных образцах материала каждого слоя определяют скорость С; ультразвука и коэффициент Ы; затухания (известными ультразвуковыми методами).

При определении толщины слоистой среды измеряют время t,. распространения ультразвукового импульса в исследуемом слое ткани и отношения

В амплитуд эхо-импульсов, отраженных от границ этого слоя, затем вычисляют все произведения С; Ы;с;, а также расчетные значения отношений G,амплитуд U, U, по формуле

Амплитуда U> импульса, отраженного от границы f равна

U, = П 1(1 — k )

2 зЕ ч е (4) Разделив Б2 íà U, получим

10 ц (2d 1

113

Поскольку 1> = С >t> то (5) Следовательно, для слоя с номером получим

U;, exp(2d; С t;) и, (6) 1; = C t /2.

Точность определения скорости С „, необходимой для вычисления толщины

1„ исследуемого слоя, обеспечивается тем, что у мягких биологических тканей существует значительная положительная коррекция между скоростью ультразвука и коэффициентом затухания. Поэтому для точного и уверенного распознавания органов при ультра55. звуковых измерениях следует использовать произведение скорости С на коэффициент Ы затухания. В таблице приведены значения произведений С вычисленные по результатам измерений.

Коэффициент k отражения на границе мышечной и жировой тканей при прохождении через них ультразвуковых колебаний составляет небольшую величину и с достаточной степенью точности может быть принят равным О, 14.Подставив значение К = 0,14 в формулу (6), -,получим формулу (1).

Измеренную величину В сравнивают со всеми вычисленными значениями С и выбирают такое значение ее значеЗ5 ние, которое наиболее близко к измеренной величине В. Таким образом, осуществляют идентификацию (распознавание) исследуемого слоя ткани и, следовательно, скорости С;, необхо40 димой для расчета толщины 1, исследуемого слоя. Толщину 1,. вычисляют по формуле

1388716

Кожа

4., б

Орган Жир Мышца

О> 16 0«33 0«62

Способ может быть, например, применен для исследования спинного жира свиней. В этом случае система состоит из двух типов слоев . жирового и мышечного. Коэффициент затухания и скорость ультразвука, измеренные на образцах жира, составляют

О, 12 нсп/см и 1,43 10» см/с, а на образцах мышцы — 0,22 нсп/см и 1,58 20

«10» см/с. Измерения выполнены на частоте 1,8 МГц.

При испытании метода на свиной полутуше получено (для одного из слоев ткани) t =- 43 мкс, отношение амплитуд В = 2,7.

Рассчитанные по формуле (1) отношения амплитуд составляют: для слоя жира (0,12 1,43 10 43 10 ) 30

0,98

=22

° У для слоя мышцы (0,22 ° 1,58 10 -43-10 )

С2- 0 98 = 35 толщина слоя 1 = 1 43 ° 1О см/с «

"4,3.10» с/2 = 3,1 см .

Толщина слоя, измеренная линейкой, оказалась равной 3,2 см.

Таким образом, предлагаемый способ (по сравнению с известными) обеспечивает высокую точность измерения толщины слоя.

Формула изобретения

Способ определения толщины слоев многослойных тканей-животных, заключающийся в том, что возбуждают в ткани импульсы ультразвуковых колебаний, принимают отраженные от гфЬниц слоев ткани эхо-импульсы, измеряют время распространения импульсов в каждом слое и по заранее измеренным на эталонных образцах тканей скоростям ультразвуковых колебаний определяют толщины слоев, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности за счет определения порядка следования слоев, предварительно на эталонных образцах измеряют коэффициент затухания ультразвуковых колебаний в тканях, дополнительно измеряют отношение амплитуд эхо-импульсов, отраженных от границ слоев ткани, по коэффициентам затухания и отношению амплитуд определяют порядок следования слоев многослойной ткани, а толщины слоев определяют с учетом порядка их следования.

1388716

Составитель С.Волков

ТехРед И.ВеРес КоРРектоР O.Кундрик

Редактор А.Ревин

Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1570/42

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4