Модельный подход к исследованию акустических сигналов в биологических объектах Текст научной статьи по специальности «Физика»

МИС-2000

Ультразвуковые и акустические приборы в медико-биологической практике

УДК 534.222

МОДЕЛЬНЫЙ ПОДХОД К ИССЛЕДОВАНИЮ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ В.В. Салов, И.Б. Старченко

Таганрогский государственный радиотехнический университет, кафедра ЭГА и МТ; 347922, Россия, Таганрог, Некрасовский, 44; тел./факс: (86344)6 - 17 - 95; E-mail: ega@tsure.ru

В основу предлагаемой модели программного комплекса положена информационная имитационная модель в приложении к классу ультразвуковых приборов, основанных на эффектах высших порядков, - параметрическим антеннам, которые могут найти свое применение в биомедицинских исследованиях [1]. Параметрические антенны обладают рядом уникальных свойств по сравнению с обычными акустическими средствами [2]: равномерным, начиная от поверхности преобразователя, распределением уровня звукового давления на оси излучателя, узкой диаграммой направленности на рабочей частоте при отсутствии боковых лепестков, линейной в рабочем диапазоне частот амплитудно-частотной характеристикой.

Рассмотрение работы параметрической антенны в составе исследовательского комплекса в реальных условиях необходимо проводить с учетом вероятностных характеристик акустических сигналов. В этом случае особую важность приобретает моделирование процессов распространения звука, так как биологическая среда является одной из частей параметрической антенны и ее свойства оказывают значительное влияние на звуковое поле, а проведение экспериментов на реальных биологических объектах не всегда возможно.

Имитационное моделирование предполагает исследование поведения сложной системы "антенна-биожидкость" на ее модели. Модельные исследования имеют ряд преимуществ перед натурными: вариация параметрами систем, внешними условиями и отсутствие экспериментального оборудования. На рис. 1 представлен интерфейс программного комплекса.

Компьютерная имитационная статистическая система моделирования распространения акустических сигналов реализована в интегрированной среде для автоматизированных расчетов EXCEL с применением в качестве элементов управления имитационной системой и визуализации информации модулей, созданных в среде объектно-ориентированного программирования Visual Basic. В ходе дальнейшей разработки планируется доработка модулей отображения моделируемых процессов.

Как уже упоминалось, модель основана на статистическом подходе, так как возникающие в среде различного рода неоднородности имеют случайный характер [3]. Известные модели параметрических антенн, например, построенные на решении уравнений Хохлова-Заболотской-Кузницова, используют в качестве первичных сигналов гармонические, идеализированные. В данной работе предлагается использование различных моделей акустических сигналов: каноническую и

параметрическую неоднородной среды распространения; аддитивно-

мультипликативную в условиях рассеивания, комплексное представление для всестороннего анализа. Свойства среды распространения будут учитываться случайными функциями с помощью задания специальных параметров, определяющих искажающие факторы (см. рис.1). Преимущество имитационного подхода состоит в том, что возможно моделирование ситуаций, которые не воспроизводимы на практике, со сложными начальными условиями, даже в принципе

не возможными. Но именно в процессе таких модельных экспериментов иногда бывает возможным прогнозирование ситуаций.

Рис. 1. Интерфейс модели программного комплекса.

ЛИТЕРАТУРА

1. Эльпинер И. Е. Ультразвук. Физико-химическое и биологическое действие. М. Изд. физ. мат литературы. 1963. 420 с.

2. Новиков Б.К., Руденко О.В., Тимошенко В.И. Нелинейная гидроакустика. Л., Судостроение, 1980, 254 с.

3. Ольшевский В.В. Статистические методы в гидролокации. Л.: Судостроение. 1973. 184 с.

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОДНОЙ БИОСРЕДЫ В.Ю. Вишневецкий, И.Б. Старченко

Таганрогский государственный радиотехнический университет, кафедра ЭГА и МТ; 347922, Россия, Таганрог, Некрасовский, 44; тел./факс: (86344)6 - 17 - 95; E-mail: ega@tsure.ru

Экологический мониторинг представляет собой информационную систему наблюдений, оценки и прогноза изменений в состоянии окружающей среды, которые обеспечивают рекомендации и варианты решений, необходимые и достаточные для обеспечения управления состоянием окружающей природной среды и экологической безопасности. В XX веке в науке возник термин «мониторинг» для определения