Inverse problems of sounding pulse formation in ultrasound tomography: mathematical modeling and experiments

Статья посвящена разработке методов формирования акустических зондирующих импульсов в задачах ультразвуковой томографии. Обратная задача формирования акустических зондирующих импульсов рассматривается в рамках линейной модели. Эта задача является некорректной и требует использования регуляризирующих алгоритмов. Для численного решения использована тихоновская схема регуляризации. Разработанные алгоритмы протестированы на решении модельных задач и с помощью специально поставленного эксперимента, в котором акустический тракт включает в себя цифровой генератор импульсов, усилитель, источник акустического излучения, акустический детектор, предусилитель и аналого-цифровой преобразователь. Экспериментально подтверждены как адекватность линейной модели, так и высокая эффективность предложенных алгоритмов. This paper is concerned with developing the methods of forming acoustic sounding pulses in ultrasound tomography applications. The inverse problem of forming acoustic sounding pulses is considered in the framework of linear models. This problem is ill-posed and requires the use of regularizing algorithms. Tikhonov's regularization scheme is used to solve the problem numerically. The developed algorithms are tested on model problems as well as on experimental data. In the experimental setup, the acoustic path includes a digital waveform generator, an amplifier, an ultrasound emitter, a hydrophone with a preamplifier, and an analog-digital converter. The applicability of the linear model and the efficiency of the proposed algorithms are substantiated experimentally.