1.3. Влияние неоднородностей биологических тканей на время прихода импульса

Эффект компенсации фаз на приемнике может явиться источником дополнительной погрешности при использовании фазочувствительных приемников. Этот эффект может возникать в тех случаях, когда существуют различия в длине пути или в скорости звука на различных участках пути волны в среде с неоднородностями. На рис. 1.6 схематично показано изменение фронта плоской волны в результате прохождения сквозь образец, имеющий акустические неоднородности. Указанные на рисунке эффекты могут явиться причиной значительных погрешностей при измерении времени распространения импульса, так как наиболее заметные изменения формы акустического импульса могут быть связаны именно с действием этих эффектов [3].

В

Рис. 1.6. Схема искажения фронта плоской волны при прохождении через образец с акустическими неоднородностями: а – скачок в толщине образца; б – скачок скорости звука

связи с этим следует отметить, что в качестве реперной точки предпочтительней выбирать момент первого появления сигнала, а не те моменты, когда амплитуда достигает максимума или же проходит через нулевую отметку.

1.4. Испытания на стандартных материалах

В настоящее время общепринятый стандарт для поверки погрешности измерительной системы отсутствует. Из-за этого ее можно осуществлять с помощью хорошо изученных материалов, в качестве которых могут быть использованы дистиллированная вода, физиологический раствор с известной концентрацией хлорида натрия, спирт. При проведении таких измерений необходимо строго контролировать температуру среды. С другой стороны, контролируемое изменение температуры может служить удобным средством испытания измерительной системы в определенном диапазоне значений скорости звука. Большинство данных о скорости распространения звука в водных растворах солей появилось вследствие интереса к вопросам гидроакустики. Эти данные могут быть использованы в качестве эталонных величин при измерении скорости звука в растворах хлористого натрия в лабораторных условиях.

На рис. 1.7 приводятся зависимости скоростей звука от температуры для различных сред, которые используются при измерениях в качестве эталонных (1 – чистый спирт (100%); 2 – спирт (70,5%); 3 – спирт (50,1%); 4 – спирт (29,8%); 5 – спирт (15,6%); 6 – физиологический раствор (3,5%); 7 – физиолог

Рис. 1.7. Зависимость скорости звука от температуры для различных сред

ический раствор (0,9%); 8 – дистиллированная вода) [3]. Эти же среды применяются при оценке погрешности измерительной аппаратуры. Все данные получены при гидростатическом давлении 1,013  10⁵ Па (1 атм). Из представленных на рис. 1.7 данных видно, что чистый спирт характеризуется низкими значениями скорости звука и отрицательным температурным коэффициен­том скорости. По мере добавле­ния к спирту воды скорость звука в смеси возрастает, а ее температурный коэффи­ци­ент умень­ша­ется. В конце концов скорость звука дости­га­ет максимального значения, которое пре­вы­шает скорость звука в дистил­лирован­ной воде, а температурный коэффициент скорости меняет знак. Следует отметить, что при концентрации этилового спирта в воде, равной 17% (по весу), температурный коэффициент скорости обращается в нуль. Это позволяет использовать данную смесь в качестве очень удобной эталонной среды для исследования скорости распространения акустических волн.