Способ определения толщины слоев многослойных тканей животных Советский патент 1988 года по МПК G01B17/00 A01K29/00 

о:

00

сх л

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

Цель изобретения - повышение точ ности за счет определения порядка следования слоев.

На чертеже изображена многослойная система (ткань животных), в которой i-й слой имеет скорость С ультразвука, козффициент затухания и толщину 1,. Кроме того на чертеже обозначено: U - амплитуда импульса, вошедшего в первьй слой; и, и , и и U4. - амплитуды эхо-импульсов, отраженных от границ а, tj, f между слоями ткани и возбуждаемых с помощью ультразвукового преобразователя Р, установленного на ткани.

Способ осуществляют следующим об- рйзом..

На эталонных образцах материала каждого слоя определяют скорость С - ультразвука и коэффициент al затухания (известньми ультразвуковыми методами).

При определении толщины слоистой среды измеряют время t. распространения ультразвукового цмпульса в исследуемом слое ткани и отношения В амплитуд эхо-импульсов, отраженных от границ этого слоя, затем вычисляют все произведения C,-c),-t, а также расчетные значения отношений амплитуд U;.,, и, по формуле

Gj

Ц;-, ехр(2е/лСаО

U:0,98

(1)

Амплитуда Uj импульса, отраженного от границы f равна

из U,k(1 -иЪе-

к е

(4)

Разделив Ui на Uj, получим

JUt ехр() и, 1 - k2

Поскольку Ij Cjtj, то Ut exp(2o(3C3t:js)

и,.

1 - k 2

(5)

20

Следовательнр, для слоя с номером i получим

Uj-i exp(2c( и, 1 - k г

(6)

Коэффициент k отражения на грани- це мышечной и жировой тканей при прохождении через них ультразвуковых колебаний составляет небольшую величину и с достаточной степенью точности может быть принят равнь1м 0,14.Подста- вив значение k 0,14 в формулу (6), получим формулу (1).

Измеренную величину В сравнивают со всеми вычисленными значениями G. и выбирают такое значение ее значение, которое наиболее близко к измеренной величине В. Таким образом, осуществляют идентификацию (распознавание) исследуемого слоя ткани и, следовательно, скорости С-, необхоДИМОЙ для расчета толщины 1. исследуемого слоя формуле

Толщину 1. вычисляют по

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

Формула (1) получена на основе

следующих соображений.

(

Амплитуда U импульса, отраженного от границы р , на входе преобразователя Р равна

и, Uoke

- т- ,«,

(2)

где k - коэффициент отражения на

границе а.

Амплитуда Uj импульса, отраженного от границы Ь, на входе преобразователя Р равна

Ua U,k(1 - )

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 ультразвуковых измерениях следует использовать произведение скорости С на Коэффициент oi затухания. В таблице приведены значения произведений С, вычисленные по результатам измерений.

Crf

0,16 0,33

0,62

Способ может быть, например, применен для исследования спинного жира свиней. В этом случае система состоит из двух типов слоев: жирово- го и мышечного. Коэффициент затухания и скорость ультразвука, измеренные на образцах жира, составляют 0,12 нсп/см и 1,43«10 см/с, а на образцах мышцы - 0,22 нсп/см и 1,58i «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

10 )

„ (0,12-1,43 .

0,98

22

для слоя мьшщы

(0,22-1,58 10 -43-10-) G2

,6i

с 0

5

0

5

толщина слоя 1 1, 43-10 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 слоев ткани эхо-импульсы, измеряют время распространения импульсов в каждом слое и по заранее измеренным на эталонных образцах тканей скорос-т тям ультразвуковых колебаний определяют толщины слоев, отличающийся тем, что, с целью по- вьшения 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 коэффициейтам затухания и отношению амплитуд определяют поряйок следования слоев многослойной ткани, а толщины слоев определяют с учетом порядка их следования.

Ч