книги из ГПНТБ / Кок У.Е. Видимый звук

постыо неразрушающего контроля, — это медицинская диагностика. Правда, пока эта область использования ви­ зуализации акустических изображений не находит массо­ вого применения из-за высокой стоимости аппаратуры (во всяком случае, по сравнению с рентгеновской) и сложно­ сти создания связующей среды — жидкости между пациен­ том и преобразователем. Однако акустические методы позволяют наблюдать такие мягкие ткани, как железы, кро­ веносные сосуды и т. д., чего нельзя увидеть с помощью рентгеновских лучей. Возможности нспользоваипя систем визуализации в медицинской диагностике чрезвычайно велики, и широкое применение нх в медицинской практи­ ке является, по-видимому, лишь вопросом времени.

Следующая область применения визуализированных акустических изображений основана на использовании ультразвуковых колебаний очень высокой частоты. Дело в том, что длина ультразвуковых волн диапазона от 100 до 3000 МГц находится в пределах 15—0,5 мкм, то есть срав­ нима с длиной световой волны видимой и инфракрасной областей спектра. Визуализируя изображения таких вы­ сокочастотных акустических полей, можно различать де­ тали, видимые лишь в оптический микроскоп (условие раз­ личимости: размер детали должен значительно превышать длину волны излучения, которое несет нам информацию об этой детали). На этом принципе строится ультра­ звуковая микроскопия. Большим преимуществом ультра­ звуковой микроскопии является возможность «просвечи­ вать» вещества и изделия, непрозрачные для света, полу­ чая при этом почти столь же богатую информацию, как и при рассмотрении под обычным микроскопом «открытых свету» деталей. Серьезным недостатком ультразвуковой микроскопии является сильное поглощение ультразвуко­ вых колебаний во многих веществах, резко возрастающее с увеличением частоты акустических колебаний. Важная особенность ультразвуковой микроскопии состоит в том, что для формирования высококонтрастного изображения в ней используются различия не оптических, а механиче­ ских свойств объектов. Это представляется особенно важ­ ным для биологических исследований.

Акустическая голография лежит в основе сейсмической голографии. Сейсмическая голография основана на исполь­ зовании очень длинных звуковых волн (от 10 до 300 м). Расстояния между объектами в сейсмической голографии

119

оказываются равными сотням метров, а необходимое раз­ решение (расстояние между двумя различными точка­ ми) — порядка десятков метров. Поскольку достижимая дальность возрастает с убыванием частоты, для таких ис­ следовании применяются очень низкие частоты (10—1000 Гц). В настоящее время еще не научились по­ лучать высококачественные сейсмические голограммы, что вызвано крайней сложностью среды распространения зву­ ка — земной коры (в отличие от воды). Из-за многочислен­ ных неоднородностей и множества пород с самыми разно­ образными свойствами, вызывающими изменения скорости звука, характер распространения звука в земной коре весь­ ма сложен. Вследствие шумов и искажений полученную сейсмическую голограмму почти невозможно интерпрети­ ровать однозначно. Однако в настоящее время разраба­ тываются сложные процессы обработки сигналов и методов фильтрации, которые окажут сейсмической голографии значительную помощь в сборе геологической информации. Проведенные недавно опыты по распознаванию с помощью сейсмической голографии простых геологических образо­ ваний дали обнадеживающие результаты.

Наконец, еще одно важное применение визуализация акустических изображений нашла в системах подводного видения. В некоторых ситуациях, например в условиях замутненной воды, дальность систем прямого оптического наблюдения не превышает нескольких метров. Гидроаку­ стические локаторы, хотя и обеспечивают сравнительно высокую дальность наблюдений, не в состоянии дать ин­ формацию, необходимую для классификации и идентифи­ кации цели. В то же время, используя акустическую голо­ графию, можно восстанавливать довольно хорошее изо­ бражение подводных объектов, на которое не влияют оптические неоднородности среды.

Приведенные примеры ясно показывают широкие возможности практического применения методов визуализа­ ции звукового изображения, акустической голографии и взаимодействия звука со светом.

Видимый звук оказывается не только мощным инстру­ ментом познания явлений природы, но и эффективным средством технического вооружения народного хозяйства.

С. В. Гуревич